Descreva, com suas palavras, as três leis de movimento de Newton. Dê exemplos de problemas de engenharia civil em que se utilizam essas leis.

Passo 1

O enunciado pede para explicar, com palavras próprias, as três leis de Newton e mostrar exemplos de problemas de engenharia civil onde cada lei é aplicada. O conteúdo é Mecânica Clássica (Dinâmica), e precisaremos apresentar o princípio físico de cada lei e relacioná-lo a situações típicas de engenharia civil.

Passo 2

Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia):
Um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme a menos que uma força resultante não nula atue sobre ele. Isso significa que, se \sum \vec{F} = \vec{0}, a velocidade do corpo não muda.
Exemplo em engenharia civil: na análise de estabilidade de um talude ou de um muro de arrimo, assume-se que a massa de terra está em equilíbrio estático (sem deslocamento) porque as forças de gravidade, de atrito e de reação do solo se anulam. Sem essa lei, não poderíamos justificar que o solo “não sai do lugar” quando as resultantes estão equilibradas.

Passo 3

Segunda Lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica):
A taxa de variação do momento linear de um corpo é igual à força resultante que age sobre ele. Para massa constante, fica a forma conhecida
\vec{F} = m \, \vec{a}
onde m é a massa e \vec{a} é a aceleração.
Exemplo em engenharia civil: no dimensionamento de estruturas sujeitas a carregamentos dinâmicos (vento, sismo ou máquinas), calcula-se a força inercial m\,a que deve ser resistida pelos elementos estruturais. Por exemplo, ao projetar um prédio para resistir a terremotos, estima-se a massa dos andares e a aceleração máxima esperada para determinar as forças que os pilares e vigas precisam suportar.

Passo 4

Terceira Lei de Newton (Ação e Reação):
Para toda força de um corpo A sobre um corpo B existe uma força de B sobre A, de mesma intensidade e direção, mas sentido oposto:
\vec{F}_{\text{A\toB}} = -\,\vec{F}_{\text{B\toA}}.
Exemplo em engenharia civil: ao calcular as reações de apoio de uma viga engastada ou apoiada em pilares, usamos a ideia de que a viga exerce sobre o pilar uma força, e o pilar reage com igual força oposta. Outro caso é a interação solo-fundação: o solo pressiona a sapata para cima, e a sapata pressiona o solo para baixo com igual intensidade.

Resposta

1ª Lei (Inércia): um corpo só muda seu estado de movimento se houver força resultante não nula. Ex.: estabilidade de taludes e muros de arrimo.
2ª Lei (Dinâmica): \vec{F}=m\,\vec{a}. Ex.: cálculo das forças inerciais em estruturas sujeitas a sismos ou vento.
3ª Lei (Ação e Reação): \vec{F}_{\text{A\toB}}=-\vec{F}_{\text{B\toA}}. Ex.: reações de apoio em vigas e interação solo-fundação.

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