As três leis de Newton descrevem o movimento e interação de corpos: (1) um corpo permanece em repouso ou movimento uniforme a menos que uma força aja sobre ele, (2) a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à sua massa, (3) toda ação tem uma reação igual e oposta. Newton também estabeleceu leis de conservação de momento e energia.

1. E suas aplicações

2. As três leis foram formuladas pelo físico inglês
Isaac Newton ainda no século XVII e encontram-
se primariamente publicadas em seu livro
Philosophiae Naturalis Principia Matemática. Em
essência as leis estabelecem, inicialmente, os
observadores (referenciais) que podem
corretamente usá-las a fim de se explicar a
estática e dinâmica dos corpos em observação
(as leis valem em referenciais inerciais); e
assumindo estes referenciais por padrão, passam
então a mensurar as interações físicas entre dois
(ou, via princípio da superposição, entre todos os)
corpos materiais bem como o resultado destas
interações sobre o repouso ou o movimento de
tais corpos.

3. Primeira Lei de Newton

4. “Lei I: Todo corpo continua em seu estado
de repouso ou de movimento uniforme em
uma linha reta, a menos que seja forçado a
mudar aquele estado por forças aplicadas
sobre ele.”

5. Conhecida como princípio da inércia,4 a primeira lei de
Newton afirma que: se a força resultante (o vetor soma
de todas as forças que agem em um objeto) é nula, logo
a velocidade do objeto é constante. Consequentemente:
Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não
ser que uma força resultante aja sobre ele.
Um objeto que está em movimento não mudará a sua
velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre
ele.
Newton apresentou a primeira lei a fim de estabelecer
um referencial para as leis seguintes. A primeira lei
postula a existência de pelo menos um referencial,
chamado referencial newtoniano ou inercial, relativo ao
qual o movimento de uma partícula não submetida a
forças é descrito por uma velocidade (vetorial)
constante.

6. Segunda Lei de Newton

7. Lei II: A mudança de movimento é
proporcional à força motora
imprimida, e é produzida na direção
de linha reta na qual aquela força é
imprimida.

8. A segunda lei de Newton, também chamada de
princípio fundamental da dinâmica, afirma que a força
resultante em uma partícula é igual à taxa temporal
de variação do seu momento linear p em um sistema
de referência inercial:
Nesta expressão, F é a força resultante aplicada, m é a
massa (constante) do corpo é a aceleração do corpo. A
força resultante aplicada a um corpo produz uma
aceleração a ela diretamente proporcional.
Embora em extensão igualmente válido, neste contexto
faz-se fácil perceber que, sendo a massa, o
comprimento e o tempo definidos como grandezas
fundamentais, a força é uma grandeza derivada. Em
termos de unidades padrões, newton (N), quilograma
(kg) metro (m) e segundo (s), tem-se:

9. Terceira Lei de
Newton

10. “ Lei III: A toda ação há sempre
uma reação oposta e de igual
intensidade: ou as ações mútuas
de dois corpos um sobre o outro
são sempre iguais e dirigidas em
sentidos opostos.

11. A terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e
Reação,4 diz que a força representa a interação
física entre dois corpos distintos ou partes
distintas de um corpo18 . Se um corpo A exerce
uma força em um corpo B, o corpo B
simultaneamente exerce uma força de mesma
magnitude no corpo A— ambas as forças
possuindo mesma direção, contudo sentidos
contrários. Como mostrado no esquema ao lado,
as forças que os patinadores exercem um sobre o
outro são iguais em magnitude, mas agem em
sentidos opostos, cada qual sobre um patinador.
Embora as forças sejam iguais, as acelerações de
ambos não o são necessariamente: quanto menor
a massa do esquiador maior será sua aceleração.

12. Leis de
conservação

13. A terceira lei de Newton diz que, enquanto um corpo ou
sistema pode ter sua dinâmica alterada mediante interações
com outro corpo ou sistema, este não pode, por si só, mudar
a sua dinâmica global (o movimento de seu centro de
massa): existe uma lei de conservação para o momento; e
forças internas não alteram a quantidade de movimento total
do sistema.
Se as interações entre os corpos forem dependente apenas
da distância entre eles, pode-se definir uma energia
potencial total associada a estas interações; e se apenas
esta classe de interações encontra-se presente (as forças
são todas conservativas), há também uma lei da
conservação para a energia mecânica total atrelada aos
corpos que interagem. Para o caso de duas partículas em
interação conservativa:

14. Newton usou suas leis para obter a lei da Conservação do
Momento Linear20 , no entanto, por uma perspectiva mais
profunda, as leis de conservação, incluindo-se a lei da
conservação da energia e a lei da conservação do momento
angular, têm caráter físico mais fundamental. As leis de
conservação expressam simetrias fundamentais da natureza,
e derivam-se da aplicação do Teorema de Noether a cada
caso. Em mecânica clássica, a conservação do momento
linear reflete a simetria espacial atrelada à invariância de
Galileu, e mantém-se válida incluso nos casos onde a terceira
lei de Newton aparentemente falha; por exemplo quando há
ondas eletromagnéticas envolvidas ou em situações que
demandam abordagens semiclássicas. As leis de
conservação do momento e da energia são também pilares
centrais tanto na mecânica quântica quanto na mecânica
relativística.