Leis de Newton: o que cai no ENEM e nos vestibulares

Resumo rápido

As três leis de Newton são a base da Dinâmica, o estudo das causas do movimento. A primeira lei fala de inércia: um corpo tende a manter seu estado de movimento. A segunda lei relaciona força, massa e aceleração. A terceira lei fala de ação e reação: as forças sempre aparecem em pares, em corpos diferentes. É um tema 🔥 Quente no ENEM e nos vestibulares, porque liga Física e Matemática em questões de trânsito, elevadores, planos inclinados e situações do cotidiano.

Se você lembrar de uma frase para cada lei, já resolve muito: primeira, “sem força resultante, sem mudança de movimento”; segunda, “força resultante é massa vezes aceleração”; terceira, “toda ação tem uma reação de mesmo módulo, sentido oposto, em outro corpo”.

Primeira lei: a lei da inércia

Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante atue sobre ele. É por isso que, quando um carro freia bruscamente, nosso corpo tende a continuar para a frente: não é uma força nos empurrando, é a inércia, a tendência de manter o movimento. O cinto de segurança existe justamente para aplicar a força que muda esse movimento de forma segura.

A inércia está ligada à massa: quanto maior a massa, maior a dificuldade de mudar o movimento. É mais difícil empurrar um caminhão carregado do que uma bicicleta, e mais difícil parar um trem em movimento do que parar uma bola.

Segunda lei: força resultante e aceleração

A segunda lei diz que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração que ele adquire:

\[ F_R = m \cdot a \]

Em que \( F_R \) é a força resultante, em newtons (N), \( m \) é a massa, em quilogramas (kg), e \( a \) é a aceleração, em metros por segundo ao quadrado (m/s²). A aceleração tem sempre o mesmo sentido da força resultante. Duas forças muito usadas nos problemas são o peso e a força normal. O peso é a força da gravidade sobre o corpo:

\[ P = m \cdot g \]

Em que \( g \) é a aceleração da gravidade, em geral \( 10 \, \text{m/s}^2 \) nos exercícios. A força normal é a força que uma superfície exerce sobre o corpo, perpendicular à superfície. Em uma mesa horizontal, sem outras forças verticais, a normal tem o mesmo módulo do peso, mas sentido oposto.

Terceira lei: ação e reação

Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce sobre A uma força de mesmo módulo, mesma direção e sentido oposto. Esse par ação-reação nunca atua no mesmo corpo, e por isso as duas forças não se cancelam. Quando você empurra uma parede, a parede empurra você com a mesma força; quando um foguete expulsa gases para baixo, os gases empurram o foguete para cima; quando você caminha, seu pé empurra o chão para trás e o chão empurra você para a frente.

Um erro clássico é achar que peso e normal formam um par ação-reação. Não formam: peso e normal atuam no mesmo corpo. A reação do peso é a força que o corpo exerce sobre a Terra, para cima; a reação da normal é a força que o corpo exerce sobre a superfície, para baixo.

Exemplos resolvidos passo a passo

Exemplo 1. Uma força resultante de 20 N atua sobre um corpo de 5 kg. Qual é a aceleração?
Passo 1: \( F_R = m \cdot a \), logo \( a = \frac{F_R}{m} \).
Passo 2: \( a = \frac{20}{5} = 4 \, \text{m/s}^2 \).

Exemplo 2. Um carro de 1000 kg acelera a \( 2 \, \text{m/s}^2 \). Qual é a força resultante?
Passo 1: \( F_R = 1000 \times 2 = 2000 \, \text{N} \).

Exemplo 3. Uma pessoa de 70 kg está em um elevador parado. Qual é a força normal que o chão do elevador exerce sobre ela, com \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \)?
Passo 1: peso: \( P = 70 \times 10 = 700 \, \text{N} \), para baixo.
Passo 2: como o elevador está parado, a resultante vertical é nula, logo a normal é igual ao peso: \( N = 700 \, \text{N} \), para cima. Se o elevador subisse acelerado, a normal seria maior que o peso; se descesse acelerado, seria menor — é por isso que sentimos o corpo “mais pesado” ou “mais leve” no elevador.

Mapa mental

• Leis de Newton
  • 1ª lei (inércia): sem força resultante, o movimento não muda
  • 2ª lei: \( F_R = m \cdot a \); aceleração tem o sentido da força resultante
  • 3ª lei: ação e reação, mesmo módulo, sentidos opostos, corpos diferentes
  • Peso: \( P = m \cdot g \), para baixo
  • Normal: perpendicular à superfície
  • Peso e normal não são par ação-reação: atuam no mesmo corpo

SAQ — Perguntas e respostas curtas

1. O que diz a primeira lei de Newton?
Que um corpo mantém seu estado de movimento a menos que uma força resultante atue sobre ele.

2. Qual é a fórmula da segunda lei?
\( F_R = m \cdot a \).

3. Por que ação e reação não se cancelam?
Porque atuam em corpos diferentes.

4. Peso e normal formam um par ação-reação?
Não, porque atuam no mesmo corpo.

5. Como se calcula o peso?
Por \( P = m \cdot g \).

6. O que é inércia?
É a tendência de um corpo de manter seu estado de movimento, ligada à sua massa.

7. Por que usamos cinto de segurança?
Porque, em uma freada, nosso corpo tende a continuar em movimento por inércia, e o cinto aplica a força que o segura.

8. Como um foguete se move no espaço, sem ar para empurrar?
Pela terceira lei: ao expulsar gases para baixo, os gases empurram o foguete para cima.

Questões comentadas

Para treinar no modelo de prova, veja também a seção de provas do site. As questões abaixo são inéditas, no estilo ENEM, criadas para esta matéria.

Questão 1. Um corpo de 4 kg sofre uma força resultante de 12 N. Sua aceleração é:
a) 1 m/s².
b) 3 m/s².
c) 4 m/s².
d) 12 m/s².
e) 48 m/s².
Gabarito: B. \( a = \frac{12}{4} = 3 \, \text{m/s}^2 \).

Questão 2. Quando um carro freia bruscamente, os passageiros tendem a ser lançados para a frente. Esse fenômeno é explicado pela:
a) terceira lei de Newton.
b) primeira lei de Newton, a inércia.
c) lei da gravitação universal.
d) conservação da energia.
e) lei de Hooke.
Gabarito: B. O corpo tende a manter o movimento que tinha, por inércia.

Questão 3. Uma pessoa empurra uma parede com uma força de 50 N. A força que a parede exerce sobre a pessoa é:
a) nula.
b) 25 N, no mesmo sentido.
c) 50 N, no sentido oposto.
d) 100 N, no sentido oposto.
e) 50 N, no mesmo sentido.
Gabarito: C. Pela terceira lei, a reação tem o mesmo módulo e sentido oposto.

Questão 4. O peso de um corpo de 8 kg, com \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \), é:
a) 0,8 N.
b) 8 N.
c) 18 N.
d) 80 N.
e) 800 N.
Gabarito: D. \( P = 8 \times 10 = 80 \, \text{N} \).

Questão 5. Sobre peso e força normal em um corpo sobre uma mesa horizontal, é correto afirmar que:
a) formam um par ação-reação.
b) atuam no mesmo corpo e, em repouso, têm o mesmo módulo.
c) a normal aponta sempre para baixo.
d) o peso aponta sempre para cima.
e) a normal não depende do peso.
Gabarito: B. Peso e normal atuam no mesmo corpo, por isso não são par ação-reação, e em repouso têm o mesmo módulo.

Questão 6. Um elevador sobe acelerado com uma pessoa dentro. Em relação ao elevador parado, a força normal sobre a pessoa:
a) diminui.
b) não muda.
c) aumenta.
d) torna-se nula.
e) torna-se igual ao peso, mas para baixo.
Gabarito: C. Para acelerar a pessoa para cima, a normal precisa ser maior que o peso, gerando resultante para cima.

Dica do professor

Em problemas de Dinâmica, desenhe todas as forças antes de calcular: peso para baixo, normal perpendicular à superfície, tração ao longo do fio e atrito contra o movimento. Com o diagrama pronto, a segunda lei vira uma conta simples. Mais dicas de estudo como essa estão na sala de estudo.

Atenção / cuidado

• Não confunda massa com peso: massa é medida em kg e não muda; peso é força, medida em N, e depende da gravidade.
• Não confunda peso e normal como par ação-reação.
• A aceleração tem o sentido da força resultante, não necessariamente o sentido da velocidade.
• Em problemas com vários corpos, aplique a segunda lei a cada corpo separadamente.

Conexão com outras áreas

Matemática: equações, vetores e gráficos. Trânsito: cinto de segurança, airbag e frenagem. Esporte: arrancada, saltos e empurrões. Engenharia: foguetes, elevadores, pontes e estruturas.

Incidência: 🔥 Quente — cai no ENEM e nos vestibulares. Matéria: Física 1 | Disciplina: Dinâmica | Tema: Leis de Newton.