Mecânica newtoniana: quais as contribuições?

A área da física conhecida como mecânica newtoniana nada mais é do que aquela que surge das três formulações a respeito da mecânica clássica, conhecidas como leis de Newton. Trata-se de um estudo da dinâmica, de forma geral.

A sua apresentação é mais simples que as mecânicas Hamiltoniana e Lagrangeana, sendo assim, possui um campo de atuação mais limitado: a mecânica de Sir Isaac Newton não pode ser aplicada a velocidades relativísticas (velocidades muito altas) ou a massas muito pequenas, pois a partir daí necessita-se da mecânica quântica.

Isso não reduz sua importância: na prática, trata-se de uma compreensão do mundo acessível a Newton no momento de sua formulação. Entenda mais sobre o assunto, e quais são as principais preocupações relacionadas ao tema: A chamada Lei das Forças
A mecânica de Newton é caracterizada pela presença de diversas leis de forças, um  exemplo seria da Lei de Hooke e da Lei da Gravitação Universal. A partir dessas leis de forças abstratas que toda a mecânica Newtoniana busca determinar o comportamento de corpos quando sujeitos, ou não, por forças externas.

Principais Leis de Newton

Princípio da inércia

A primeira lei de Newton parte do pressuposto de que todo corpo tende a manter seu estado inicial (em movimento constante ou repouso), se não for aplicada sobre ele nenhuma força externa, ou se essas forças se equilibrarem.

Por exemplo: vamos supor que você amarre um peso numa corda e comece a girar. O que acontece se a corda se rompe? Ele tem de ir num movimento retilíneo, porque mesmo depois do rompimento da corda nenhuma outra força atua sobre ela.

Dizemos que o corpo escapa pela tangente. Isso também é contra intuitivo. Sem o conhecimento no assunto, pode-se pensar que o peso continuaria girando. Mas isso é impossível: não existe movimento circular sem nenhuma força atuante (essa força se chama resultante centrípeta, o que causa algumas interpretações erradas).

Não é uma nova força, é um novo nome para as forças que agem para que o objeto se movimente em um movimento circular. No caso do peso e da corda, essa Resultante Centrípeta é a tração da corda.

Princípio da dinâmica

O princípio da dinâmica da mecânica newtoniana diz que quando as forças aplicadas sobre um corpo não se equilibram, sua resultante será igual ao produto da massa deste corpo e do módulo da aceleração adquirida por ele;

Exemplo: considere, neste outro caso, que um carro que se mova com velocidade constante ao redor de um caminho circular. É necessário considerar que, se não há variação de velocidade, não há força, de acordo com a segunda lei. Mas dissemos que para um movimento circular, deve atuar uma força, a Resultante Centrípeta.

Qual dessas interpretações está correta? Note que o carro muda a direção da velocidade, embora não altere seu módulo. Então há alteração do vetor velocidade, portanto deve existir uma força atuante. No caso do carro é o atrito dos pneus na pista que toma o lugar de resultante centrípeta.

Por essa razão, deve-se reduzir a velocidade em dias chuvosos: o atrito fica reduzido (pode chegar a quase zero, causando derrapagem), e não há uma resultante centrípeta tão forte atuando nas curvas. O carro pode perder o controle e escapar pela tangente!

Lei da ação e reação

Já a conhecida lei da ação e reação da mecânica newtoniana diz que para toda e qualquer força aplicada existe outra de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário agindo sobre a fonte originária.

Exemplo: um típico exemplo usual desta lei é quando a Lua faz uma órbita em torno da Terra por causa da força gravitacional que a Terra exerce sobre a Lua. Por esta lei, a mesma força, porém com sentido contrário, também atrai a Terra na direção da Lua. Como a massa da Terra é maior, a aceleração experimentada pela Terra é menor, mas este movimento da Terra pode ser observado.