Introdução à física/Dinâmica/Leis de Newton/Princípio fundamental da dinâmica

Na segunda lei de Newton (ou lei de princípio fundamental), temos a definição de duas grandezas fundamentais à mecânica: massa e força.

Matéria

A matéria é formada por átomos, moléculas e íons. Caracteriza-se, principalmente, por ter massa e volume. O estudo mais aprofundado da matéria, é feito pela química.

Massa

A massa (m) é a constituição de um corpo. No sistema internacional de medidas, a unidade de massa é o quilograma (kg). Veja na tabela, abaixo, a relação entre quantidade de moléculas e o quilograma de algumas substâncias:

Substância	Molécula	Quantidade
Glicose	C6H12O6	3,3 x 1024
Ácido sulfúrico	H2SO4	6,1 x 1024
Água oxigenada	H2O2	8,8 x 1024
Sal de cozinha	NaCl	1 x 1025
Álcool	C2H6O	1,3 x 1025
Gás carbônico	CO2	1,3 x 1025
Água	H2O	3,3x 1025

Volume

O volume (V) é o espaço em que um corpo ocupa no espaço. O cálculo do volume dos corpos é feito pela geometria. A unidade padrão do volume é m³.

Densidade

A densidade (d) é a relação entre massa e volume. Matematicamente:

$d={\frac {m}{V}}$

A unidade padrão da densidade é kg/m³.

Força

Força é o que faz um corpo ter, ou tender a um movimento. No sistema internacional de medidas, a unidade de força é o newton (N). Por definição, 1 N é:

$1N=1kg\times 1m$

Ou seja, um newton é a quantidade de força necessária para mover um objeto de um quilo, por um metro. Sendo assim, é possível calcular a quantidade de newtons pela seguinte fórmula:

$F=m\times a$

Em que:

• F é a força, em newtons;
• m é a massa, em quilogramas;
• a é a aceleração, em metros por segundo ao quadrado.

Força peso

A força peso é uma força que constantemente aparece em problemas físico. Esta força tem sentido vertical e é originada do planeta. É esta a força que nos mantem presos ao chão. Com esta força, considera-se constante a aceleração no sentido vertical, próximo à superfície. Este fato é decorrente de que a massa do planeta é tão grande que a massa do corpo em questão acaba tornando-se desprezível. Um estudo mais detalhado sobre esta força, a gravidade, pode ser visto conforme a força de gravitação.

Aqui no planeta Terra, considera-se a aceleração da gravidade equivalente a 9,8 m/s², mas costuma-se igualá-la a 10. Sendo assim,

$F=m\times a$

$P=m\times g$

$P_{T}=m\times 10$

Onde:

• F e P são as forças, em newtons;
• m é a massa, em quilogramas;
• a é a aceleração, em metros por segundo ao quadrado.
• g é a aceleração da gravidade, em metros por segundo ao quadrado.

Observe que, em física, peso se difere do sentido popular da palavra. Na tabela abaixo, você pode conferir o valor para g nos planetas do sistema solar e na lua:

Planetas/Lua	g (m/s²)
Mercúrio	3,7
Vênus	8,8
Terra	9,8
Lua	1,6
Marte	3,7
Júpiter	22,9
Saturno	11,4
Urano	11,5
Netuno	11,6

Força normal

Enquanto que a força peso é a força que Terra exerce em um corpo, a força normal (N) é a força que um corpo exerce sobre a superfície. No caso de a superfície ser plana, esta será contrária à força peso. Em uma superfície plana e sem aceleração gravitacional (isto é, o objeto está em repouso), a força normal é:

$N=P$

No caso de a superfície ser inclinada, deve-se realizar a decomposição de vetores.