Primeira lei de Newton: a inércia

Colocas uma moeda sobre um cartão que tapa a abertura de um copo e puxas o cartão de repente, na horizontal, como se mostra na figura.

A moeda cai dentro do copo em vez de sair disparada com o cartão. Explica o truque com a primeira lei de Newton.

Num jogo de hóquei no gelo, um jogador atinge o disco e este desliza quase sem abrandar até ao outro extremo da pista. O que diz a primeira lei de Newton sobre o movimento do disco enquanto ninguém lhe toca? Porque acaba por parar numa pista real?

Para tirar o pó de um tapete, ele é pendurado e sacudido com um batedor: o tapete move-se bruscamente e o pó sai disparado. Explica o fenómeno usando a inércia do pó.

Completa a frase com as palavras que faltam: «Se a força resultante que atua sobre um corpo for nula, um corpo que está em repouso $\dots$ em repouso e um corpo que se move continua a mover-se com movimento $\dots$ e $\dots$ e velocidade $\dots$». Dá depois um exemplo de cada caso.

Uma bola rola pelo chão do pátio e acaba por parar, embora ninguém lhe toque. Um amigo diz: «Isto demonstra que a primeira lei de Newton não se aplica na vida real». Tem razão? Explica que força intervém e o que aconteceria sobre uma superfície perfeitamente lisa e sem atrito.

Uma nave espacial viaja pelo espaço profundo, longe de planetas e estrelas, com os motores desligados.

1. a) O que faz a nave: para, abranda pouco a pouco ou continua a velocidade constante? Justifica com a primeira lei.
2. b) É necessário gastar combustível para manter a velocidade? E para a alterar? Explica a diferença.

A Matilde está sentada no sofá da sua casa. Está em repouso ou em movimento? Responde escolhendo dois referenciais diferentes:

1. a) Em relação às paredes da sua casa.
2. b) Em relação ao Sol.

O que concluis sobre afirmar, simplesmente, que «está parada»?

O Marco vai num comboio que circula a velocidade constante numa linha reta e lança uma bola verticalmente para cima, como se mostra na figura.

1. a) A bola cai novamente na sua mão, à frente ou atrás? Justifica.
2. b) A resposta mudaria se o comboio estivesse a travar exatamente nesse momento? Explica.

Num avião em pleno voo, para si a sua mala vai imóvel no compartimento superior; no entanto, para alguém que o pudesse ver a partir do solo, a mala move-se a cerca de $900\ \text{km/h}$.

1. a) Quem tem razão?
2. b) Explica o que é um referencial e porque é que o repouso e o movimento são sempre descritos em relação a um referencial.

Imagina que viajas numa carruagem de comboio sem janelas, tão bem isolada que não ouves nem sentes nada do exterior, e o comboio desloca-se a velocidade constante numa linha perfeitamente reta e lisa.

1. a) Poderias saber, sem olhar para fora, se o comboio está parado ou se move? Justifica com a primeira lei.
2. b) E se o comboio acelerasse ou travasse? Descreve um teste simples que poderias fazer dentro da carruagem para o notar.

Um ciclista que circula a velocidade constante numa reta larga uma chave-inglesa, deixando-a cair da mão sem a empurrar. Despreza a resistência do ar.

1. a) Vista pelo próprio ciclista, a chave cai exatamente por baixo do ponto de onde a largou, à frente ou atrás? Justifica.
2. b) Descreve a trajetória que vê uma pessoa parada no passeio.
3. c) Explica a diferença entre ambas as descrições usando os referenciais e a inércia.

Quando um carro arranca de repente, os passageiros sentem a cabeça a ir para trás, contra o apoio de cabeça. Isso significa que uma força os empurra para trás? Explica-o com a ideia de inércia.

Nos espetáculos vê-se o truque de puxar uma toalha de mesa de repente sem que os pratos que estão em cima caiam, como se mostra na figura.

1. a) Explica porque funciona usando a primeira lei de Newton.
2. b) O que achas que aconteceria se puxasses a toalha muito devagar? Justifica a resposta.

A cabeça de um martelo soltou-se do cabo. O teu avô repara-o a bater com a extremidade inferior do cabo contra o chão algumas vezes, com pancadas secas.

1. a) Explica, usando a inércia, porque é que a cabeça encaixa ao fazê-lo desta forma.
2. b) Em que se parece este truque com o de bater no tapete para lhe tirar o pó? Identifica o conceito subjacente a ambos.

Num autocarro que contorna uma rotunda para a esquerda, como se mostra na figura (vista de cima), os passageiros que vão de pé inclinam-se para a direita.

1. a) Alguma força os empurra para a direita?
2. b) Explica-o com a primeira lei de Newton, pensando na direção que cada corpo tende a seguir.

Ao rodar rapidamente um guarda-chuva molhado, as gotas de água saem disparadas em linha reta.

1. a) Explica com a inércia por que razão as gotas não continuam a rodar com o guarda-chuva quando se soltam.
2. b) O que as mantinha presas ao tecido enquanto rodavam?

Uma garrafa de água cheia está pendurada por um fio e tem outro fio igual atado por baixo, como se mostra na figura. Se puxares o fio de baixo devagarinho, rompe-se o fio de cima; mas se puxares de repente, rompe-se o de baixo.

1. a) Explica porque é que, ao puxar devagar, se rompe o fio superior (pensa em que forças suporta cada fio).
2. b) Explica, com a inércia da garrafa, porque é que ao puxar de repente se rompe o fio inferior.
3. c) Prevê o que aconteceria com uma garrafa quase vazia e justifica que papel desempenha a sua massa.

A Leonor leva um balão de hélio preso com um fio curto no carro. Surpreendentemente, ao travar, o balão inclina-se para trás, exatamente ao contrário dos passageiros.

1. a) Descreve o que acontece aos passageiros ao travar e explica-o com a inércia.
2. b) O ar do interior do carro também tem inércia: justifica o que acontece a esse ar ao travar e como isso explica que o balão, mais leve do que o ar, vá para trás.

Um livro está apoiado sobre o tablier liso de um carro (quase sem atrito). Descreve e explica com a primeira lei o que acontece ao livro em cada situação:

1. a) O carro arranca bruscamente.
2. b) O carro circula a velocidade constante numa reta.
3. c) O carro trava a fundo.
4. d) Num carro real o tablier não é tão liso: que papel desempenha o atrito entre o livro e o tablier?

O Bruno leva um copo de plástico cheio de água até à borda, apoiado no descanso de braço do carro.

1. a) Explica com a inércia porque é que a água transborda para trás quando o carro arranca com força.
2. b) Prevê o que acontecerá ao descrever uma curva rápida para a direita e justifica.
3. c) A água transbordaria ao circular a $120\ \text{km/h}$ numa reta, se o carro for suavemente e sem variações de velocidade? Explica a diferença.

Um camião-cisterna transporta leite com o depósito a meio. O motorista nota que, ao travar, a carga «empurra» o camião para a frente.

1. a) Explica com a primeira lei o que faz o leite dentro do depósito ao travar.
2. b) Porque é mais perigoso levar o depósito a meio do que completamente cheio, sem espaço para a carga se mover?
3. c) Que precauções deveria tomar o motorista? Relaciona-as com a inércia.

Segues de pé num autocarro, sem te segurar a nada, e de repente o motorista trava bruscamente. Para onde é projetado o teu corpo, para a frente ou para trás? Explica utilizando a primeira lei de Newton.

Porque é obrigatório usar o cinto de segurança mesmo nos bancos traseiros do carro? Explica o que aconteceria ao teu corpo numa travagem brusca se não o usasses, relacionando-o com a inércia.

Um skater desce a rua e o seu skate bate contra uma pedra pequena: o skate fica travado e ele sai projetado para a frente.

1. a) Explica com a primeira lei porque sai projetado.
2. b) Relaciona este acidente com a função do cinto de segurança num carro.
3. c) Se em vez de uma pedra o skate travasse pouco a pouco ao entrar no relvado, sairia projetado com tanta violência? Justifica.