Quando um ônibus freia bruscamente os passageiros são projetados para a frente por inércia?

Vamos considerar um veículo percorrendo um trecho retilíneo de uma estrada. Num referencial inercial fixo na estrada, o veículo, o motorista e os passageiros têm o mesmo movimento retilíneo uniforme (MRU). Pela primeira lei de Newton, a resultante das forças que agem sobre cada um deles é nula.

Então, o motorista pisa no freio, parando o veículo repentinamente. Os passageiros, pegos de surpresa, são projetados à frente. Uma força associada ao atrito dos pneus com a estrada atua sobre o veículo durante a freiada. Essa força diminui a velocidade do veículo. Contudo, se a resultante das forças que atuam sobre cada passageiro continua nula, eles continuam com o mesmo MRU de antes da freiada. Dizemos, então, que eles são projetados à frente por inércia.

Nesta situação, a inércia aparece como um conceito totalmente desnecessário. Se a resultante das forças que atuam sobre cada passageiro não se altera, não deveríamos esperar qualquer mudança no seu movimento. De qualquer modo, o próprio Newton escreveu: todo corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme a menos que seja obrigado a mudar esse estado pela atuação de forças sobre ele.

Inércia é, então, a propriedade de todo e qualquer corpo que faz com que ele permaneça parado ou em MRU, exceto se alguma força atua sobre ele.

Podemos pensar numa outra situação. Num referencial inercial fixo numa estrada retilínea, os veículos A e B andam lada a lado, com o mesmo MRU. Então, os motoristas pisam nos freios, parando os veículos repentinamente. Vamos supor que a mesma força associada ao atrito dos pneus com a estrada atua nos dois veículos, mas a distância de frenagem do veículo A é maior do que a distância de frenagem do veículo B. Dizemos, então, que a inércia do veículo A é maior do que a inércia do veículo B.

Nesta situação, o conceito de inércia aparece associado ao conceito de massa. A diminuição do módulo da velocidade do veículo A é menor do que a diminuição do módulo da velocidade do veículo B, de modo que o módulo da aceleração do veículo A é menor do que o módulo da aceleração do veículo B. Como a mesma força atua nos dois veículos, a segunda lei de Newton permite concluir que a massa do veículo A é maior do que a massa do veículo B. Assim como a inércia do veículo A é maior do que a inércia do veículo B, a massa do veículo A também é maior do que a massa do veículo B.

Inércia é, então, a propriedade de todo e qualquer corpo associada à maior ou menor variação de velocidade quando alguma força atua sobre ele.

Enfatizamos que a associação entre massa e inércia vem da segunda lei de Newton e não da primeira lei.

Na Física o conceito de inércia é apenas vagamente definido, ao contrário do conceito de massa, que é perfeitamente definido pela segunda lei de Newton e cujo valor pode ser medido experimentalmente. Contudo, como são conceitos relacionados, podemos pensar que a medida da inércia é dada pela massa.

Vamos discutir ainda outra situação. Num certo referencial inercial, um corpo ligado a um ponto fixo por um fio descreve um movimento circular uniforme (MCU) sobre um plano horizontal sem atrito. No MCU, embora o módulo da velocidade (linear) permaneça constante, o vetor velocidade varia continuamente por efeito da aceleração centrípeta.

No momento em que o corpo está passando pelo ponto A, com velocidade vA, o fio se rompe. Desse instante em diante, a aceleração centrípeta é nula e a velocidade do corpo não muda. Assim, a partir do instante em que o fio se rompe, o corpo se move com velocidade vA constante, ou seja, num MRU com velocidade vA.

Com o fio inteiro, o corpo tem um MCU. Com o fio rompido, isto é, com a resultante das forças nula, o corpo tem um MRU. Dizemos, então, que, depois que o fio se rompeu, o corpo ficou em um MRU por inércia.

Inércia é, então, a propriedade de todo e qualquer corpo que faz com que ele se mova em MRU a partir do momento em que a resultante das forças que atuam sobre ele é nula, independentemente do seu movimento anterior.

É bastante comum, mesmo nos livros didáticos de Física, afirmações com o seguinte teor: inércia é a tendência de todo e qualquer corpo de permanecer em seu estado de repouso ou de movimento exceto se alguma força atua sobre ele.

De acordo com os dicionários, tendência é sinônimo de propensão, predisposição e vocação. Ora, caso tenhamos a propensão de fazer algo, isso não significa que realmente o faremos ou caso tenhamos certa vocação, por exemplo, para a música, não é certo nem automático que a realizaremos. Dessa forma, afirmar que a inércia é uma tendência não corresponde aos fatos. Na primeira situação que discutimos, por exemplo, os passageiros não têm escolha: se a resultante das forças que atuam sobre cada um deles continua nula, é certo e automático que seu movimento será um MRU. Do mesmo modo, na terceira situação, o corpo também não tem qualquer escolha: após o rompimento do fio, é certo e automático que seu movimento será um MRU.

Além disso, a afirmativa de que, por inércia, um corpo permanece em seu estado de movimento exceto se alguma força atua sobre ele só é verdadeira se o movimento do corpo é um MRU.

Para finalizar, enfatizamos que o conceito de inércia deve ser associado às seguintes afirmativas:

• Inércia é a propriedade de todo e qualquer corpo que faz com que ele permaneça parado ou em MRU, exceto se alguma força atua sobre ele.
• Inércia é a propriedade de todo e qualquer corpo associada à maior ou menor variação de velocidade quando alguma força atua sobre ele.
• Inércia é a propriedade de todo e qualquer corpo que faz com que ele se mova em MRU a partir do momento em que a resultante das forças que atuam sobre ele é nula, independentemente do seu movimento anterior.

Leis de Newton

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