Para facilitar a sua vida, listamos as principais leis da física que todos os estudantes de engenharia devem saber para se dar bem nas provas e no vestibular, e que serão, em sua maioria, utilizadas durante a faculdade e no decorrer de suas carreiras.
As três leis de movimento de Newton
As 3 leis Criadas pelo famoso cientista Isaac Newton, em 1687, servem para explicar diversos comportamentos presentes em nosso cotidiano e relativos aos movimentos dos objetos. Mas, mesmo assim, durante mais de 200 anos essas leis foram estudadas e testadas para comprovarem seu verdadeiro efeito. E como Newton era um homem à frente de seu tempo, esses princípios, que veremos abaixo, continuam atuais.
Princípio da Inércia
Segundo o cientista, sua primeira lei tem a seguinte razão: “Todo corpo, em repouso ou em movimento em linha reta, tende a permanecer no mesmo estado, a menos que algum tipo de força o obrigue a mudar de direção”.
A inércia é a propriedade que leva um corpo a manter-se em repouso ou em movimento retílineo constante quando livre de forças externas. Ou seja, algo em repouso, prossegue como está. Um corpo em movimento, por sua inércia, segue em ação constante. Isso muda apenas se algo ou alguém empregar algum tipo de força, como fazer uma curva ou brecar um automóvel, que faça o corpo alterar suas rota.
Princípio Fundamental da Dinâmica
Nesta lei, Newton diz que “um corpo muda seu movimento de acordo com a força imprimida nele”. Além disso, quando uma mesma força é aplicada em corpo de massas diferentes, ela não produz o mesmo resultado, promovendo acelerações desiguais.
Segundo ele, a força, batizada de “newtons – (N)”, exercida sobre um corpo em movimento ou em repouso é que muda sua direção, velocidade, intensidade ou sentido. Um exemplo que ilustra bem essa teoria é quando aceleramos ou freamos um carro. Dependendo da força aplicada nos freios ou no acelerador, o veículo muda de velocidade.
Princípio da Ação e Reação
Quando dois corpos agem um sobre o outro, suas forças são sempre iguais, mas em direções diferentes. Esse é o princípio da ação e da reação, que defende que a potência empregada tem a mesma intensidade, direção, natureza, mas sentidos opostos. Porém, elas não se equilibram, pois são imprimidas em corpos de massas diferentes.
Lei da Gravidade
Desde os primórdios, a gravidade intrigava a comunidade mundial. Filósofos, como Aristóteles, e cientistas, como Galileu, tentaram desvendar esse fenômeno. Porém, mais uma vez, foi Isaac Newton quem decifrou esse mistério e, assim como suas teorias de movimento, publicou-a por volta de 1687, mudando a ciência moderna e a compreensão do mundo.
Porém, o gênio desvendou, segundo historiadores, a gravidade de forma simples: sentado sob uma árvore, ele viu uma maçã caindo ao solo e compreendeu que a gravidade é um evento em que uma partícula de matéria atrai outra por meio de forças que dependem das massas desses corpos e da distância entre eles.
Dessa forma, como o planeta Terra possui a maior massa de nosso Universo, seu centro gravitacional atrai todos os objetos para si, por causa de sua força poderosa. Esse mesmo princípio faz com que a Lua mantenha sua órbita em torno de nosso planeta. Nosso satélite, por sua vez, por conta de sua gravidade, interfere nas marés oceânicas aqui na Terra.
Lei da conservação de massa e energia
Esse princípio, datado dos anos 1840, comprova que independentemente do que ocorra, a energia nunca se perde, ela apenas se transforma. E para manter tanto a massa quanto a energia constante, elas devem permanecer em um sistema isolado, onde não haja nenhum interferência, e a primeira pode se converter na segunda, como em uma explosão, por exemplo.
Leis da Termodinâmica
Iniciado em 1650, os princípios da termodinâmica buscam explicar de que forma trabalhos são realizados através da transformação da energia térmica. Com o passar do tempo, diversos cientistas e pesquisadores foram aprimorando e criando novos utilidades para esta vertente.
Lei zero da Termodinâmica
Também chamada de lei anteprimeira, esse princípio mostra como acontecem as trocas de calor entre os corpos, uma vez que por conta do material de composição ou do tamanho das massas esses corpos possuem temperaturas diferentes, mas isso muda quando entram em contato.
Primeira lei da termodinâmica
Desenvolvida por James Joule, essa teoria mostra que a energia interna de um sistema fechado pode variar de acordo com o calor trocado com o meio externo, e o trabalho realizado por esse procedimento.
Segunda lei da Termodinâmica
Como já vimos anteriormente, a energia não se cria, nem se perde, ela se transforma. Porém, essa transformação, de acordo com este princípio, nem sempre é exata. Segundo Kelvin “é impossível retirar energia térmica de um sistema e convertê-la totalmente em energia mecânica, sem que haja modificações em sua estrutura”.
Da mesma forma, Kelvin-Planck mostra que “uma máquina térmica, mesmo que operando em ciclos, não consegue apenas extrair calor de um sistema e executar seu trabalho. Esse sistema precisa passar por um processo de resfriamento para não entrar em colapso”.
Assim, conforme Clausius “em um sistema fechado, é impossível um corpo, ao transferir calor, ficar ainda mais frio, enquanto o outro fica mais quente”. Eles se equilibram, como vimos no princípio básico da termodinâmica.
Terceira lei da Termodinâmica
Dessa forma, baseado na segunda lei, a terceira diz que não é possível ocorrer um processo termodinâmico completamente eficaz, sem que haja perda ou declínio energético durante sua troca de calor ou seu trabalho.
Leis da Eletroestática
A eletroestática estuda a interação entre as cargas estacionárias e quase estacionárias, uma vez que dois corpos eletrizados, independentemente de positivos ou negativos, interagem entre si por meio do eletromagnetismo ou da atração gravitacional. Este princípio, chamado de Lei de Coulomb, desenvolvido pelo físico francês de mesmo nome por volta de 1780, foi o estopim para o desenvolvimento dos estudos envolvendo a Eletricidade.
Já a Lei de Gauss, publicada quase um século depois – em 1867 – pelo famoso matemático alemão de mesmo nome, complementa a teoria anterior, uma vez que ela relaciona o fluxo de um campo magnético de uma superfície fechada com as cargas que estão no interior desse espaço.
Essas são as principais leis da física e as que apresentam maior probabilidade de serem utilizadas durante o dia a dia ou o trabalho prático de um engenheiro.
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