quinta-feira, 19 de abril de 2012

- As Leis de Newton e o Movimento!

Olá pessoal! Na postagem de hoje vamos falar um pouco sobre física e movimento humano. Base para qualquer entendimento do movimento humano é a biomecânica, e para tal precisamos abordar um pouco a física, especialmente a MECÂNICA.

ISAAC NEWTON


INTRODUÇÃO:

Físico, Matemático e Astrônomo, Isaac Newton foi um grande personagem na história da Ciência. Nascido na Inglaterra, no ano de 1642, o filósofo natural deixou importantíssimas contribuições para física, matemática, filosofia, astronomia, alquimia, astrologia, cabala, magia e teologia. Para Newton, todos esses campos do saber poderiam ajudar nos estudos dos fenômenos naturais. Suas descobertas mais importantes foram: a decomposição da luz, o princípio da gravitação universal e os três princípios da mecânica conhecido como as leis de Newton. E também criou o cálculo infinitesimal. Foi em 1666, que suas descobertas mais importantes foram feitas e, interrogado sobre como as conseguia, respondeu: “Para descobrir todos os fenômenos que deseja, basta ao sábio três coisas: Pensar, pensar, pensar”.

– IMPORTANTES CONTRIBUIÇÕES DE NEWTON PARA A CIÊNCIA:
No campo matemático Newton desenvolveu o binômio “de Newton” e o método das fluxões, que se tornaria o atual cálculo diferencial e integral, e posteriormente motivo da disputa com Liebniz pela prioridade de sua descoberta. No campo da óptica, suas experiências com o prisma conduziram a elaboração da teoria das cores e a criação do telescópio de reflexão em 1669. Em 1672 Newton começa as primeiras reflexões sobre o que viria a ser o princípio da inércia. Usando a questão do quê mantêm a lua em órbita, Newton conciliou informações de Descartes, Galileu e da terceira Lei de Kepler, dando origem ao que se tornaria, futuramente, a Lei da Gravitação Universal.


As Leis de Newton

As três Leis de Newton explicam o comportamento de um corpo em movimento, de que forma o estado de movimento de um corpo pode ser alterado e a conseqüência decorrente da interação de dois corpos que eventualmente colidem durante a realização do movimento (ÖZKAYA e NORDIN, 1991).

A primeira Lei de Newton determina que um corpo tenderá a manter o seu estado de movimento quando a soma das forças aplicadas sobre este corpo for igual a zero, ou seja, se o corpo estiver parado, ele tenderá a permanecer parado e se o corpo estiver em movimento, ele tenderá a permanecer se movimentando em velocidade constante.

Essa tendência em manter o estado de repouso ou movimento que o corpo apresenta é o que se denomina de inércia.

Portanto, para tirar um corpo de seu estado de movimento ou repouso, é necessário que haja a aplicação de uma força.


Em outras palavras, podemos dizer que:
RESULTANTE DAS FORÇAS EXTERNAS = ZERO





“Todo corpo permanece em seu estado de repouso
ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja
obrigado a mudar seu estado por forças impressas a ele.”

Se F=0 , existem duas opções: Ou a massa do corpo e zero ou sua aceleração. Obviamente como o corpo existe, ele tem massa, logo sua aceleração e que e zero, e consequentemente, sua velocidade é constante.
No entanto, o verdadeiro potencial da primeira lei aparece no quando se envolve o problema dos referenciais. Numa reformulação mais precisa:

“Se um corpo esta em equilibrio, isto e, a resultante das forcas que agem sobre ele e nula, e possivel encontrar ao menos um referencial, denominado inercial, para o qual este corpo esta em repouso ou em movimento retilineo uniforme.”

Essa reformulação melhora muito a utilidade da primeira lei de Newton. Para exemplificar tomemos um carro. Enquanto o carro faz uma curva, os passageiros têm a impressão de ser “jogados” para fora da curva. E o que chamamos de força centrífuga. Se os passageiros possuírem algum conhecimento de Física tentarão explicar o fenômeno com uma força. No entanto, se pararem para refletir, verão que tal força é muito suspeita. Primeiro: ela produz acelerações iguais em corpos de massas diferentes. Segundo: não existe lugar nenhum onde a reação dessa forca esteja aplicada, contrariando a 3ª Lei de Newton. Como explicar a misteriosa forca? O erro dos passageiros foi simples. Eles não escolheram um referencial inercial. Logo, obviamente as leis de Newton falhariam, pois estas só valem nestes referenciais. Se um referencial inercial fosse escolhido, como um observador do lado de fora do carro, nada de anormal seria visto, apenas os passageiros tentando manter sua trajetória em linha reta e o carro forçando-os a virar. Quem estava sob ação de forcas era o carro.

2. Segunda lei de Newton ou princípio fundamental da mecânica:

A resultante das forças que agem num corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida.
Isso é o que a segunda Lei de Newton determina. Pela segunda lei, quando um corpo sofre a ação de uma ou mais forças, cuja resultante é diferente de zero, ele irá acelerar na direção da força e a magnitude da aceleração será proporcional à magnitude da força resultante aplicada.

Resumindo: O segundo principio consiste em que todo corpo em repouso precisa de uma força para se movimentar e todo corpo em movimento precisa de uma força para parar. O corpo adquire  a velocidade e sentido de acordo com a forca aplicada. Ou seja, quanto mais intensa for a forca resultante, maior será a aceleração adquirida pelo corpo. A forca resultante aplicada a um corpo é diretamente proporcional ao produto entre a sua massa inercial e a aceleração adquirida pelo mesmo F=m.a..
Se a forca resultante for nula (F=0) o corpo estará em repouso (equilíbrio estático) ou em movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico). A força poderá ser medida em Newton se a massa for medida em kg e a aceleração em m/s2 pelo Sistema Internacional de Unidades de medidas (SI).

3. Terceira lei de Newton ou lei de ação e reação:
Por último, a terceira Lei de Newton determina que toda vez uma força for aplicada sobre um corpo, nessa interação, o corpo que aplicou a força receberá em si uma força de mesma magnitude e direção que a força que ele aplicou, porém com sentido oposto.

Portanto, um pé que aplica uma força sobre uma bola durante um chute (ação), receberá uma força que a bola aplicará sobre o pé da pessoa (reação), com mesma magnitude e direção, porém com sentido oposto (ÖZKAYA e NORDIN, 1991).

Para toda forca aplicada, existe outra de mesmo modulo, mesma direção e sentido oposto.
• Segundo os autores,
• Toda vez que um corpo A exerce uma força F num corpo B, este também exerce em A uma força F tal que essas forças:
• Têm a mesma intensidade (módulo);
• Têm a mesma direção;
• Têm sentidos opostos;
• Tem a mesma natureza, sendo ambas de campo ou ambas de contato.
• Não se equilibram, pois estão aplicadas em corpos diferentes.

Em outras palavras, para iniciar ou alterar o movimento de um corpo, é necessário que haja uma força aplicada sobre o mesmo.

A partir do exposto anteriormente, fica claro que o movimento somente se inicia pela aplicação de uma força. Contudo, a força aplicada sobre um corpo causa apenas movimentos de translação. O que causa um movimento de rotação não é uma força e sim um torque.

Para definirmos Torque basta imaginarmos que se for exercida uma força sobre um corpo que possa girar em torno de um ponto central, diz-se que a força gera um torque. Como o corpo humano se move por uma série de rotações de seus segmentos, a quantidade de torque que um músculo desenvolve é uma medida muito proveitosa de seu efeito. A Força é o produto da massa vezes a aceleração, enquanto que Torque é o produto da força (m.a) X o deslocamento. O braço de alavanca é uma distância medida em metros a partir da linha de ação da força (direção da força) até o eixo de rotação. Esta distância é perpendicular desde a linha de ação da força ao eixo de rotação, ou seja, é a menor distância que une a linha ao eixo.

Uma vez que todos os movimentos articulares são movimentos de rotação, isso significa que os músculos do corpo produzem força (tensão) que geram torques nas articulações.  

CONCLUSÃO

Isaac Newton foi um grande avanço para a ciência. Talvez sem suas descobertas, não haveria hoje, tantos avanços da física moderna e tantas explicações para diversos fenômenos. Suas leis e várias outras descobertas nos fazem compreender melhor o mundo que nos cerca. Desde novo, enquanto ainda estava na escola, progredia bastante nos estudos e tinha seus dotes sempre aperfeiçoados. Newton foi um dos principais precursores do Iluminismo, sua capacidade mental era incrível, fez descobertas importantes para à ciência que servem de base para explicar diversos fenômenos e acontecimentos, e compreender o que é o universo.

Newton acreditava nos seus ideais e na sua capacidade, se propunha a observar fenômenos da natureza e explicar como estes aconteciam. Diante de todas as suas descobertas, que, sem sombra de dúvida, ampliaram os horizontes e deu a ele o título de Pai da Física, este cientista brilhante acreditava que ainda havia muito a se descobrir, e suas obras e trabalhos serviram de base para estudos de outros cientistas que viveram depois de Newton.


- Agora um probleminha para resolvermos!

Um indivíduo apresentou em uma balança 70kg. Ao pular de uma plataforma que mede 1,5 m sobre um bloco de espuma de espessura desprezível, podemos afirmar que a energia (Joules) em que chegou ao bloco de espuma foi de..........: Desenvolva o raciocínio matemático .
R. Ok, para começarmos vamos aos dados fornecidos no problema:

Dados:
- Homem com massa de 70Kg;
- Altura da plataforma 1,5 m;

- Considerando a aceleração da gravidade em 10 m/s2 (o quadrado é potência mas meu teclado não aceitou o comando para elevá-lo);

- Enfim:
- Para calcularmos a energia em que o homem chegou ao bloco de espuma consideremos a fórmula : T=Fxd, onde T (trabalho ou energia), produto da força (massa x aceleração ) pelo deslocamento (1,5m)

- Colocando tudo na fórmula temos:

E(energia ou Trabalho)= 70 x 10 x 1,5
E= 1050 Joules

É isso aí pessoal! Espero que tenham visto com esta postagem a física com mais interesse, pois sem sombra de dúvida sua aplicação a Fisioterapia se dá tanto através da Mecânica , quanto através da Biofísica.


Neste link você pode entender um pouco mais sobre a física e as leis de Newton
http://globotv.globo.com/rede-globo/globo-ciencia/v/grandes-cientistas-internacionais-isaac-newton-integra/1717579/


- E aqui um vídeos aula do youtube!

Grande abraços a todos e UP The Fisios!!!!!


Referências:

HAMILL,J; KNUTZEN,K.M. Bases biomecânicas do movimento humano. 3ª Ed. São Paulo, Manole,2012..

OKUNO, E.; FRATIN, L. Desvendando a física do corpo humano: Biomecânica. Barueri: Manole, 2008.


PEREIRA, A. As incríveis descobertas de Isaac Newton. Ciência hoje das crianças, Rio de Janeiro, 2001.
MATOS, B.F. Leis de Newton. Disponível em:

http://www.coladaweb.com/fisica/leis_de_newton.htm. 2005.
 
 

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