Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?

Quando um carro freia bruscamente e nosso corpo é jogado para frente, a lei da inércia entra em ação. Por isso, o uso do cinto de segurança é essencial para garantir a integridade dos passageiros. O professor de física Bruno Veríssimo explica como atua essa força na reportagem exibida nesta sexta (10) pelo Projeto Educação.

Inércia é a propriedade dos corpos de resistir a mudanças de velocidade. "Se um corpo está parado, ele persiste nesse estado de repouso até que alguma força atue sobre ele. No caso de ele estar em movimento, ele tende a persistir nesse estado de movimento retilíneo e uniforme até que outra força atue sobre ele, fazendo com que a velocidade dele varie novamente", diz o professor.

Numa mesa de jogos em que os participantes precisam rebater um disco de metal para o lado oposto, por exemplo, é necessário aplicar uma força sobre o disco para que ele se movimente. "Esse corpo está em repouso em relação à mesa e em relação ao chão. Eu vou dar um pequeno empurrão e esse pequeno empurrão fez com que ele variasse da velocidade zero para uma velocidade diferente de zero", detalha Veríssimo.

No caso de uma colisão com um carro, a velocidade é alterada rapidamente. Para proteger os passageiros, vários acessórios de segurança estão presentes na maioria dos veículos, como o airbag.

Mesmo ajudando a salvar vidas no caso de acidentes, nenhum acessório substitui o cinto de segurança. "Se eu tiver com cinto de segurança, mas alguém no banco de trás estiver sem o cinto, no momento da frenagem, ele vai ser lançado em relação ao carro com a velocidade que o carro tinha no instante imediatamente antes do momento da frenagem", explica o docente.

Exercícios Resolvidos de Primeira Lei de Newton

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Enunciado

As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:(a) Primeira Lei de Newton (b) Segunda Lei de Newton (c) Primeira Lei de Kepler (d) Lei de Snell (e) Lei de Ohm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Passo 1

Opa!!! Fala aí!!!

Vamos pensar numa coisa aqui comigo: quando você pega o ônibus lotado, e você tem que ficar segurando na barra, aí de repente o motorista freia. O que acontece com você? Você quase cai pra frente, né? Isso acontece porque o ônibus estava em movimento para frente, e essa era a tendência de movimento de todo mundo que tá no ônibus. Quando ele para bruscamente, o seu corpo ainda tem a tendência de continuar aquele movimento, e faz com que você seja jogado pra frente. Sacou?

Isso acontece pela lei da inércia, ou primeira lei de Newton, que é mais ou menos assim:

Um corpo em repouso ou em movimento uniforme tende a permanecer nesse estado a menos que uma força atue sobre ele.

Tá beleza. Voltando para o enunciado, o cinto de segurança impede a gente de ser arremessado quando o motorista freia bruscamente. Ou seja, ele tá segurando essa tendência de movimento que tínhamos devido ao movimento do carro. Ou seja ele tá relacionado a primeira lei de Newton!

Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?

Resposta

Alternativa (a)

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A primeira lei de Newton, também conhecida como princípio da inércia, afirma que todo corpo permanece em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo e uniforme caso as forças que atuem sobre ele se anulem. A lei da inércia foi concebida pelo físico inglês Isaac Newton e foi baseada nas observações feitas pelo italiano Galileu Galilei. Junto ao princípio fundamental da dinâmica e à lei da ação e reação, a lei da inércia constitui o conjunto de leis que fundamentam a base teórica da Mecânica Clássica.

Leia também: Sete erros mais comuns cometidos no estudo de Física

Tópicos deste artigo

O que é inércia?

A inércia é uma propriedade inerente da matéria, isto é, todos os corpos que possuem alguma quantidade de massa possuem inércia. A medida quantitativa da inércia de um corpo é a sua massa, que pode ser medida em quilogramas, por exemplo. A inércia indica a tendência que um corpo tem de permanecer em seu estado de movimento, em outras palavras, um corpo com muita inércia opõe-se fortemente às mudanças em sua velocidade.         

Inércia é a propriedade de um corpo que faz com que ele se oponha a qualquer agente que tente colocá-lo em movimento ou, caso se encontre em movimento, altere a magnitude ou a direção de sua velocidade. Um corpo em movimento continua movendo-se não por causa de sua inércia, mas por causa da ausência de uma força capaz de retardá-lo, mudar sua direção ou acelerá-lo.

Podemos sentir a inércia quando estamos dentro de um veículo em movimento, por exemplo. Quando o veículo é acelerado, sentimos que o nosso corpo é pressionado contra o banco do carro. Da mesma forma, quando o carro é bruscamente freado, temos a tendência de continuar nos movendo com velocidade constante e em linha reta. Portanto, para percebermos a ação da inércia, precisamos estar em algum referencial acelerado, somente assim é possível perceber a oposição à mudança no estado de movimento. Observe a figura a seguir: 

Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?
   Nas situações descritas na ilustração, é possível observar a ação do princípio da inércia.

Agora, usando alguns termos um pouco mais técnicos, dizemos que, se a força resultante sobre um corpo for nula, esse corpo poderá tanto estar em repouso como em movimento retilíneo uniforme, como mostra o esquema a seguir:

Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?
Se a força resultante é nula, a velocidade do corpo é constante ou nula.

Além disso, quanto maior for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para alterar o seu estado de movimento. A inércia é medida pela quantidade de massa de um corpo.

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Cálculo  da inércia

De acordo com a 2ª lei de Newton, a inércia de um corpo pode ser calculada pela razão entre a força aplicada e a aceleração que é obtida mediante a aplicação dessa força.

Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?
A inércia mede a razão entre a força aplicada e a aceleração obtida.

A relação acima nos mostra que a inércia de um corpo é proporcional à força que é aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua aceleração, ou seja, quanto maior for a inércia de um corpo, maior será a força necessária para colocá-lo ou tirá-lo do seu atual estado de movimento.

Veja também: Dicas para resolver exercícios sobre as leis de Newton

Exemplos sobre inércia

  • Se puxarmos rapidamente uma toalha de uma mesa cheia de objetos, é possível retirá-la sem derrubar nenhum deles graças à tendência desses objetos em manter seu estado de repouso. Isso acontece porque, quando puxamos a toalha em alta velocidade, a força de atrito entre os objetos e a toalha é insignificante, graças ao comportamento do coeficiente de atrito dinâmico.
  • Quando um carro sofre uma colisão, os ocupantes do veículo são “jogados” para frente, pois tendem a continuar movendo-se em linha reta. Uma maneira de evitar que isso aconteça é aplicando-lhes uma força que resista a esse movimento, por isso o uso de cintos de segurança é obrigatório.
  • Quando giramos várias vezes, ficamos tontos porque o líquido contido no interior do ouvido continua girando, em razão de sua inércia.
  • A força g, utilizada em aplicações aeronáuticas, trata-se, na verdade, da inércia que os pilotos de avião sentem quando fazem curvas fechadas ou em alta velocidade.

Qual é a lei da física que está relacionada ao funcionamento do cinto de segurança?
Pilotos de caças devem ser frequentemente treinados para suportar a própria inércia durante o voo.

Exercícios sobre a primeira lei de Newton

Questão 1) Os encostos de cabeça estão presentes na maioria dos veículos atuais, uma vez que existe uma grande possibilidade de que os ocupantes de um veículo fraturem seus pescoços no caso de uma colisão na traseira do automóvel. O princípio físico capaz de explicar a necessidade dos encostos de cabeça é o(a):

a) primeira lei de Newton.

b) segunda lei de Newton.

c) lei da ação e reação.

d) teorema do empuxo.

e) equilíbrio de forças.

Gabarito: Letra A

Resolução: Os encostos de cabeça são necessários devido à tendência que a cabeça dos ocupantes tem de permanecer em repouso quando ocorrem colisões traseiras, por exemplo.

Questão 2) A maioria das máquinas de lavar tem a função centrífuga, usada para promover a secagem parcial das roupas. O princípio físico que explica CORRETAMENTE o funcionamento do processo de centrifugação é o(a):

a) força centrífuga.

b) princípio da inércia.

c) rotação.

d) translação.

e) torque.

Gabarito: Letra B

Resolução: Durante o processo de centrifugação, o líquido contido no interior das máquinas de lavar é expelido graças à sua inércia, uma vez que, para que se mantenha o seu movimento de rotação, uma força centrípeta age no líquido em direção ao centro da máquina, de modo que a inércia do líquido opõe-se a essa força.

Questão 3) Em desenhos animados, é comum vermos cenas em que uma grande bigorna é solta, destruindo os pisos de vários andares até chegar ao chão. Apesar de exagerado, o comportamento da matéria é parecido com o que vemos nos cartuns. A explicação física para esse comportamento é dado pela:

a) lei da inércia, que afirma que corpos em movimento tendem a permanecer em movimento.

b) lei da ação e reação, que afirma que a força que a bigorna faz no chão é igual à força que o chão faz sobre a bigorna.

c) lei da gravidade, que explica que a bigorna somente cai em razão da ação da aceleração gravitacional.

d) lei da conservação da quantidade de energia, que afirma que toda a energia mecânica inicial é mantida constante.

e) lei de Coulomb, que afirma que a força de atração elétrica é responsável por acelerar a bigorna em direção ao solo.

Gabarito: Letra A. O que explica a queda incessante da bigorna é a primeira lei de Newton. De acordo com essa lei, também conhecida como lei da inércia, a massa da bigorna faz com que a sua tendência de continuar em movimento seja muito grande.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Qual lei física a função do cinto está relacionada?

Inércia é a propriedade dos corpos de resistir a mudanças de velocidade. Quando um carro freia bruscamente e nosso corpo é jogado para frente, a lei da inércia entra em ação. Por isso, o uso do cinto de segurança é essencial para garantir a integridade dos passageiros.

Qual a relação do uso do cinto de segurança com a 1 Lei de Newton?

Conforme a Primeira Lei de Newton, um corpo tende a permanecer em movimento caso a somatória das forças que atuem sobre ele seja zero. Nesse caso, o cinto de segurança exerce uma força sobre o corpo.

Qual lei física explica o fato de como conseguimos andar?

Exemplos da primeira lei de Newton Isso indica que a pessoa, o meio de locomoção e a bolinha movem-se com a mesma velocidade. Além disso, a bolinha apresenta uma inércia capaz de mantê-la em movimento com a mesma velocidade.

Como funciona o cinto de segurança do ponto de vista físico?

A bobina giratória serve para desenrolar a mola. A mola tende a voltar para sua posição inicial, logo, resiste ao movimento de torção. Se o tecido for solto, a mola irá se contrair, girando a bobina no sentido horário até que não sobre nenhuma folga no cinto.