As Três Leis de Newton, numa bicicleta — Joshua Manley

Vejam a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/joshua-manley-newton-s-3-laws-with-a-bicycle

Porque é que seria muito difícil pedalar numa bicicleta de 5000 kg? Esta explicação simples mostra como as Três Leis de Newton do Movimento nos podem ajudar a andar de bicicleta.

Lição de Joshua Manley, animação de Candy Kugel — Buzzco Associates, Inc.

Sabem porque é mais difícil
começar a pedalar na bicicleta

do que andar a uma velocidade constante?

Ou já pensaram no que é
que põe a bicicleta a andar?

Porque é que ela avança em vez
de andar para trás ou para os lados?

Talvez não, mas não serão os únicos.

Foi só no século XVII

que Isaac Newton descreveu
as leis fundamentais do movimento

e nós percebemos as respostas
àquelas três perguntas.

O que Newton reconheceu foi que as coisas
têm tendência a fazer o que estão a fazer.

Por isso, quando a bicicleta está parada
continua parada

e, quando está a andar, continua a andar.

Os objetos em movimento
continuam em movimento

e os objetos em repouso
mantêm-se em repouso.

É a Primeira Lei de Newton.

Os físicos chamam-lhe a Lei da Inércia,
que é uma maneira erudita de dizer

que um objeto em movimento não acelera,

não abranda, nem muda de direção
espontaneamente.

É esta inércia que temos que vencer
para pôr a bicicleta a andar.

Agora já sabem que temos que vencer
a inércia para pôr a bicicleta a andar,

mas o que é que nos permite vencê-la?

A resposta está explicada
na Segunda Lei de Newton.

Em termos matemáticos,
a Segunda Lei de Newton diz

que a força é o produto
da massa vezes a aceleração.

Para conseguir que um objeto acelere
ou avance mais depressa,

temos que aplicar uma força.

Quanto mais força aplicarmos,
mais depressa aceleramos.

Quanto maior for a massa da bicicleta

e maior for a nossa massa, também,

mais força temos que usar
para acelerar à mesma velocidade.

É por isso que seria muito difícil pedalar
numa bicicleta de 5000 kg.

É essa força, que as nossas pernas
aplicam sobre os pedais,

que nos permite vencer
a Lei da Inércia de Newton.

Quanto maior for a força exercida
nos pedais, maior é a força

e mais depressa aceleramos.

Agora, quanto à última pergunta:

Quando pomos a bicicleta a andar,

porque é que ela segue em frente?

Segundo a Terceira Lei de Newton,

para cada ação há uma reação igual
e em sentido oposto.

Para perceber isso,
pensem no que acontece

quando atiramos ao chão
uma bola saltitona.

Quando a bola bate no chão,

exerce uma força no chão
no sentido para baixo.

Essa é a ação.

O chão reage empurrando a bola
com a mesma força,

mas no sentido oposto, para cima,

fazendo com que a bola ressalte.

Em conjunto, o chão e a bola formam
aquilo a que se chama o par ação/reação.

No que se refere à bicicleta,
é um pouco mais complicado.

Como as rodas da bicicleta giram
no sentido dos ponteiros do relógio,

a parte de cada pneu que toca no chão

empurra para trás
contra a Terra: são as ações.

O solo empurra para a frente
com a mesma força

contra cada um dos pneus: é a reação.

Como a bicicleta tem duas rodas,

cada uma delas forma
um par ação/reação com o solo.

E como a Terra
— em comparação com a bicicleta —

é muito, muito grande,

quase não se move com a força exercida
pelos pneus da bicicleta

que empurram para trás,

mas nós somos impelidos para a frente.