Primeira lei de Newton: conceito e aplicações
Você sabia que as leis de Newton estão entre os assuntos mais cobrados no Enem? Confira exemplos de aplicação da lei da inércia e veja como ela aparece no exame

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A primeira lei de Newton é uma das leis de Newton, que formam a base da dinâmica, área da Física que estuda as causas dos movimentos (no caso, as forças).
Essas leis foram descritas pelo matemático, filósofo, astrônomo e físico (na época, filósofo natural) Isaac Newton na obra Princípios matemáticos da filosofia natural (1687). Conhecida também como lei da inércia, a primeira lei de Newton explica como um corpo se comporta quando a força resultante sobre ele é nula.
A seguir, vamos discutir o enunciado e as aplicações deste princípio tão importante da Física.
NAVEGUE PELOS CONTEÚDOS
O que diz a primeira lei de Newton?
Podemos enunciar a primeira lei de Newton da seguinte forma:
“Todo corpo tende a permanecer em seu estado de movimento, seja ele movimento retilíneo uniforme ou repouso, a não ser que uma força resultante externa o obrigue a modificar seu movimento”.
Em outras palavras, se a força resultante sobre um corpo for nula, existem duas possibilidades: ele está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU).
Nos dois casos, a velocidade não varia. Precisamos pensar nela como um vetor: ela não varia em módulo, em direção e em sentido. Se o vetor velocidade de um corpo não varia, esse corpo só pode estar em repouso ou em MRU.
Esse é um estado que chamamos de estado de inércia. Por isso, a primeira lei de Newton também é conhecida como lei da inércia.
Se um corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, não quer dizer que não existem forças atuando sobre ele. Várias forças podem estar atuando sobre o corpo, desde que a soma vetorial seja nula.
É importante ressaltar que a primeira lei de Newton só é válida em referenciais inerciais, ou seja, em referenciais não acelerados.
O que é inércia?
Vimos que o estado de inércia é aquele em que a força resultante sobre um corpo é nula e, portanto, ele está em repouso ou em MRU. Mas o que significa inércia?
Inércia é a propriedade dos corpos de se opor a alterações no seu estado de movimento.
Se um corpo está em repouso, ele irá se opor a entrar em movimento. Para fazer isso, precisamos exercer uma força resultante sobre ele. O mesmo vale para um corpo em MRU: ele irá se opor a mudar sua velocidade, sendo necessária a ação de uma força resultante para isso.
Veja uma demonstração radical da lei da inércia ⬇️
A inércia varia de corpo para corpo, ou seja, alguns corpos resistem mais do que outros a alterações em seu movimento. Corpos de maior massa resistem mais a essas alterações, o que significa que possuem maior inércia.
Por isso, é mais fácil colocar em movimento (ou parar o movimento de) um corpo leve do que um corpo pesado. Podemos dizer, então, que a massa é a medida de inércia de um corpo.
Primeira lei de Newton: corpos em repouso
Um dos casos do estado de inércia é aquele em que um corpo está em repouso (logo, sua velocidade é nula) em relação a um referencial. Esse caso é chamado equilíbrio estático.
De acordo com a primeira lei de Newton, esse corpo permanecerá em repouso até que uma força resultante atue sobre ele.
Por exemplo: imagine uma caixa parada sobre uma mesa plana. As únicas forças que atuam sobre ela são seu peso (\( \overrightarrow P \)) e a normal (\( \overrightarrow N \)). Ambas têm mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos, portanto, se anulam.

Para alterar esse estado de repouso, é necessário exercer uma força resultante não nula sobre. Assim, se uma pessoa empurrar a caixa, exercendo força sobre ela, fará com que a caixa acelere e saia do repouso.

👉 Leia também: Leis de Newton: conceitos, fórmulas e aplicações
Primeira lei de Newton: corpos em movimento retilíneo uniforme
Neste caso, um corpo se encontra em movimento retilíneo uniforme em relação a um referencial. Chamamos de equilíbrio dinâmico, já que, apesar de a força resultante ser nula, o corpo se move com velocidade constante. Porém, essa situação não é nada intuitiva!
O equilíbrio dinâmico mostra que não é necessária a presença de uma força para manter o movimento de um corpo, apenas para alterá-lo.
Por séculos, imaginava-se o contrário: se um corpo está em movimento, então, obrigatoriamente, há uma força atuando sobre ele. Essa ideia foi defendida por pensadores como Aristóteles, e até faz sentido à primeira vista.
Imagine que você chuta uma bola e ela começa a se mover pelo chão. Por que ela para depois de um tempo, ao invés de se mover indefinidamente com velocidade constante? Isso viola a primeira lei de Newton?
Muito pelo contrário! É a ação de forças como o atrito e a resistência do ar que alteram o estado de movimento da bola.
Então, se a gente pudesse remover todo o ar ao redor dela e usar um chão perfeitamente liso, sem atrito, a bola se moveria indefinidamente com velocidade constante (pelo menos até encontrar um obstáculo).
A primeira lei de Newton tem fórmulas?
A primeira lei de Newton é uma lei conceitual e não possui uma “fórmula exata”, apenas uma representação matemática, que é a seguinte:
\[ \overrightarrow{F} _R = \overrightarrow{0} \Longleftrightarrow \overrightarrow{v} = constante \]
Isso significa que, se a força resultante sobre um corpo for nula, então a velocidade é constante, podendo ser nula (repouso/equilíbrio estático) ou não (movimento retilíneo uniforme/equilíbrio dinâmico).
O contrário também é válido: se a velocidade é constante, ou seja, se um corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, sabemos que a força resultante sobre ele é nula.
Exemplos da primeira lei de Newton
Você já andou de ônibus? Se sim, provavelmente já passou por isso: o ônibus estava parado e, quando começou a se movimentar, a sensação é de ter o corpo jogado para trás.
Ou então, com o ônibus andando em uma estrada horizontal, em linha reta e com velocidade constante, o corpo parece ser jogado para frente quando o motorista freia subitamente.
Isso tudo é consequência da inércia, ou seja, da tendência de manter seu estado de repouso ou movimento.
Como você está dentro do ônibus, ficará em repouso se ele estiver em repouso ou em MRU se ele também estiver em MRU. Mas toda mudança no estado de movimento do ônibus provoca também uma mudança no seu estado de movimento.
É por isso que precisamos tomar cuidado ao transportar coisas frágeis em veículos! Veja esse exemplo:

Perceba que tanto o carro quanto o aparelho estão se movendo em relação à estrada. Quando o carro freia, o aparelho tende a manter seu estado de movimento, seguindo adiante.
Com relação aos referenciais, há outro exemplo legal: se você estiver dentro de um trem em MRU e jogar um objeto para cima, o objeto não vai para trás de você; ele vai cair exatamente na sua mão, fazendo um movimento de subida e descida.
Isso acontece porque o trem, você e o objeto têm a mesma velocidade em relação ao referencial do trilho.
➡️ Faça um experimento caseiro bem simples pra observar o efeito da inércia: coloque uma folha de papel sobre um copo e, em cima da folha, coloque uma moeda.

Se você puxar a folha com muita rapidez, a moeda, que estava em repouso, tenderá a manter seu estado e, por inércia, vai cair no copo ao invés de seguir junto com a folha. Esse é um efeito semelhante ao do exemplo do carro com o aparelho em cima (ainda que o estado inicial fosse de movimento).
Aplicações da lei da inércia
Como vivemos em um mundo onde as coisas estão sujeitas à primeira lei de Newton o tempo todo, a humanidade desenvolveu aplicações úteis para lidar com a inércia.
Uma dessas aplicações é o cinto de segurança. Imagine o seguinte: você está em um carro a dezenas de quilômetros por hora em uma rodovia e, por algum motivo, o motorista precisa frear bruscamente. Sem o cinto de segurança, sua tendência de continuar em movimento poderia provocar danos fatais.

Outra aplicação é a necessidade de navios de carga desligarem seus motores alguns quilômetros antes de chegar a um porto, já que, por inércia, eles tendem a continuar se movendo. Caso fizessem isso muito próximos da terra firme, atravessariam o porto.
No transporte de cargas, sobretudo de cargas frágeis e/ou pesadas, é importante preparar os objetos de maneira que eles não se desloquem livremente aos efeitos de inércia no interior do veículo.
Já as naves espaciais podem poupar combustível ao desligar os foguetes e manterem seu movimento. Afinal, no espaço, não há atrito nem resistência do ar. No entanto, podem sofrer ação de forças gravitacionais de corpos celestes próximos.
Resumo: primeira lei de Newton
Vamos relembrar os tópicos mais importantes que aprendemos sobre a primeira lei de Newton (ou lei da inércia):
- o enunciado da primeira lei de Newton é “Todo corpo tende a permanecer em seu estado de movimento, seja ele movimento retilíneo uniforme ou repouso, a não ser que uma força resultante externa o obrigue a modificar seu movimento”;
- a lei da inércia só é válida para referenciais inerciais;
- inércia é a propriedade dos corpos de se opor a alterações no seu estado de movimento;
- a massa é a medida de inércia de um corpo;
- se a força resultante sobre um corpo for nula, há duas situações possíveis: ele está em repouso (equilíbrio estático) ou em movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico);
- não são necessárias forças para manter um movimento de um corpo, apenas para alterá-lo.

Como a lei da inércia cai no Enem e nos vestibulares
Normalmente, as questões do Enem e dos vestibulares exigem decorar algumas informações sobre a primeira lei de Newton, como o próprio nome dela e a ordem em que aparece (primeira, segunda ou terceira). Para fixar bem o aprendizado, que tal ver como algumas provas já cobraram esse tema?
Exemplo 1
(Enem PPL 2011) Segundo Aristóteles, uma vez deslocados de seu local natural, os elementos tendem espontaneamente a retornar a ele, realizando movimentos chamados de naturais.
Já em um movimento denominado forçado, um corpo só permaneceria em movimento enquanto houvesse uma causa para que ele ocorresse. Cessada essa causa, o referido elemento entraria em repouso ou adquiriria um movimento natural.
PORTO, C. M. A física de Aristóteles: uma construção ingênua? Revista Brasileira de Ensino de Física. V. 31, n° 4 (adaptado).
Posteriormente, Newton confrontou a ideia de Aristóteles sobre o movimento forçado através da lei da
a) inércia
b) ação e reação.
c) gravitação universal.
d) conservação da massa.
e) conservação da energia.
Resposta: [A]
A ideia de Aristóteles, como aprendemos, é intuitiva, mas não descreve corretamente o estado de equilíbrio dinâmico: nesse estado, um corpo pode, sim, se manter em movimento, mesmo sem ação de uma força resultante. A lei de Newton que confronta a ideia de Aristóteles é a lei da inércia (primeira lei de Newton).
Exemplo 2
(UEMA 2016) CTB – Lei nº 9.503 de 23 de Setembro de 1997
Institui o Código de Trânsito Brasileiro
Art. 65. É obrigatório o uso do cinto de segurança para condutor e passageiros em todas as vias do território nacional, salvo em situações regulamentadas pelo CONTRAN.
http://www.jusbrasil.com.br.
O uso do cinto de segurança, obrigatório por lei, remete-nos a uma das explicações da Lei da Inércia, que corresponde à:
a) 1ª Lei de Ohm.
b) 2ª Lei de Ohm.
c) 1ª Lei de Newton.
d) 2ª Lei de Newton.
e) 3ª Lei de Newton.
Resposta: [C]
O uso do cinto de segurança previne efeitos prejudiciais decorrentes da inércia dos corpos, descrita pela primeira lei de Newton.
Exemplo 3
(UPE 2016) Uma viagem do Nordeste do Brasil até Ruanda, na África, é proposta da seguinte forma: decola-se um helicóptero e, ficando em suspensão no ar em baixa altitude, espera-se a Terra girar para pousar em solo africano. Sobre e proposta, desprezando os efeitos de correntes de ar externas sobre o helicóptero, assinale a alternativa CORRETA.
a) É possível de ser realizada, mas é evitada por causa do longo tempo de viagem, que é de aproximadamente 24 horas.
b) É possível de ser realizada, mas é evitada porque o helicóptero mudaria sua latitude atingindo, na verdade, a Europa.
c) É impossível de ser realizada, uma vez que o helicóptero, ao decolar, possui aproximadamente a mesma velocidade de rotação da Terra, ficando no ar, sempre acima da mesma região no solo.
d) É impossível de ser realizada, por causa do movimento de translação da Terra.
e) É impossível de ser realizada porque violaria a irreversibilidade temporal das equações do movimento de Newton.
Resposta: [C]
Lembra do exemplo que vimos sobre jogar um objeto para cima no interior de um trem em movimento? A ideia é bem parecida: esse tipo de viagem é impossível de ser realizada, já que, ao decolar, o helicóptero possui aproximadamente a mesma velocidade de rotação da Terra. Da mesma forma, se você pular, vai cair no mesmo lugar, e não em um ponto mais para trás.