As leis de Newton são um conjunto de leis formuladas por um físico inglês chamado Isaac Newton. Em 1687, ele publicou sua obra intitulada Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, possuindo três volumes.
Nela, ele explica o movimento dos corpos por intermédio de três leis. Dentre elas, está a terceira lei de Newton, tema deste artigo.
Também chamada de Princípio da Ação e Reação, ela diz o seguinte: “A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos”.
Neste artigo, você verá as aplicações desta lei em nosso cotidiano, bem como a forma como elas podem ser cobradas nos vestibulares.
Terceira lei de newton e a ação e reação
Como foi visto no enunciado da terceira lei de Newton, toda ação tem uma reação oposta e de igual intensidade.
Além disso, o enunciado fala sobre as ações mútuas de dois corpos diferentes. O motivo é que as forças de ação e reação não agem sobre um mesmo corpo, mas sim em corpos distintos.
Se um corpo A faz uma força em um corpo B, o corpo B faz a mesma força em A, mas com sentido oposto. Isso pode ser visto na imagem abaixo:
No estudo das forças, vimos que elas são interações entre os corpos.
Existem quatro interações fundamentais na natureza:
- a gravitacional,
- a eletromagnética,
- a forte e
- a fraca.
No estudo da terceira lei de Newton, é importante saber qual a natureza das forças em questão. Isso porque as forças de ação e reação são sempre da mesma natureza.
Um caso que gera confusão frequente e que pode ser explicado pela natureza das forças é o de um bloco apoiado sobre uma superfície. Muitos acreditam que as forças normal e peso foram um par ação e reação.
No entanto, a força normal de contato é de origem eletromagnética, enquanto a força peso tem natureza gravitacional. Dessa forma, elas não podem constituir um par ação e reação.
A imagem acima deixa claro que a reação à força normal que a mesa faz sobre o bloco é a força normal que o bloco faz sobre a mesa.
Já a reação à força peso sobre o bloco é a força peso sobre a Terra, com mesma intensidade e sentido oposto.
No último caso, vimos que o bloco e a Terra se atraem com a mesma intensidade.
Para entender isso, devemos lembrar que embora a intensidade dessas forças sejam iguais, seus efeitos não são. Estes efeitos dependem das massas dos corpos.
Assim, como a Terra possui uma massa infinitamente maior que o bloco, os efeitos da força peso devido ao bloco sobre ela são imperceptíveis.
Podemos tirar as seguintes conclusões, a partir do enunciado da 3ª lei de Newton, sobre as forças de ação e reação:
- elas possuem mesma intensidade e direção, mas sentidos opostos;
- elas não podem se anular, pois atuam em corpos distintos;
- são caracterizadas como por ação e reação apenas quando possuem a mesma natureza.
Exemplos da terceira lei de newton no dia a dia
A terceira lei de Newton está presente em nosso cotidiano, mesmo em nossos atos mais simples. Sempre que interagimos com outro corpo, ela está em vigor.
Pelo simples fato de estarmos de pé sobre o chão, já estamos atuando como um dos elementos de um par ação e reação.
Quando andamos, empurramos o chão e o mesmo reage, nos empurrando (vide imagem abaixo). Isso acontece graças ao atrito com o chão. Sem ele, não conseguiríamos andar.
Nos preparativos de festas de aniversário, costuma-se usar bexigas de diversas cores como enfeites.
Quando não são amarradas, o ar escapa facilmente, fazendo com que elas escapem das nossas mãos. Isso acontece porque as moléculas de ar do interior da bexiga, ao saírem, empurram o ar no exterior dela.
O ar no exterior reage empurrando a bexiga, fazendo com que ela seja disparada.
Imagino que você já tenha se visto numa situação em que precisou empurrar um móvel sob o qual estava algum objeto.
Ao empurrar este móvel (ação), o móvel também lhe empurra (reação).
A imagem abaixo mostra uma pessoa empurrando uma geladeira, bem como as forças de ação (em vermelho) e de reação (em azul).
É fácil imaginar ou lembrar de situações nas quais a 3ª lei de Newton está em vigor.
Os casos citados anteriormente são apenas alguns dos mais simples. Podemos mencionar outros menos intuitivos, sempre pensando que essas forças possuem mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos:
- A Terra nos atrai da mesma maneira que nós a atraímos;
- O Sol atrai a Terra com mesma intensidade que a Terra atrai o Sol;
- Uma carga elétrica puntiforme A provoca uma força elétrica sobre outra carga B, de forma que a carga B exerce sobre a carga A uma força de mesma intensidade e direção, mas sentido oposto. Isto ocorre independentemente dos módulos das cargas;
- Um boxeador, ao socar seu adversário (ação), sente em seu punho recuar levemente após o impacto (reação);
- Jogando futebol descalços, ao chutar a bola com a lateral do pé, vemos que ela fica meio avermelhada, devido à reação da bola;
Exercícios sobre a terceira lei de newton resolvidos
Veja como é cobrado o Princípio da Ação e Reação nas questões dos principais vestibulares do país.
1) (UERJ-RJ) Um asteróide A é atraído gravitacionalmente por um planeta P. Sabe-se que a massa de P é maior do que a massa de A.
Considerando apenas a interação entre A e P, conclui-se que:
a) o módulo da aceleração de P é menor do que o módulo da aceleração de A.
b) o módulo da aceleração de P é maior do que o módulo da aceleração de A.
c) o módulo da aceleração de P é igual ao módulo da aceleração A.
d) a intensidade da força que P exerce sobre A é maior do que a intensidade da força que A exerce sobre P.
e) a intensidade da força que P exerce sobre A é menor do que a intensidade da força que A exerce sobre P.
A partir do Princípio da Ação e Reação, sabemos que a força gravitacional de P sobre A possui mesma intensidade que a força gravitacional que A faz sobre P. Porém, como suas massas são diferentes, os efeitos das forças também serão. De acordo com a 2ª lei de Newton, a força resultante sobre um corpo é igual ao produto se sua massa pela aceleração. Assim, para cada corpo, temos:
Como mA<mP, para que a igualdade acima seja respeitada, necessariamente aA>aP.
2) (UFF-RJ) Um fazendeiro possui dois cavalos igualmente fortes. Ao prender qualquer um dos cavalos com uma corda a uma parede (figura 1), observa que o animal, por mais que se esforce, não consegue arrebentá-la. Ele prende, em seguida, um cavalo ao outro, com a mesma corda. A partir de então, os dois cavalos passam a puxar a corda (figura 2) tão esforçadamente quanto antes.
Fonte: VESTIBULAR UFF/1997 – Física – 1ª Etapa
A respeito da situação ilustrada pela figura 2, é correto afirmar que:
a) a corda arrebenta, pois não é tão resistente para segurar dois cavalos.
b) a corda pode arrebentar, pois os dois cavalos podem gerar, nessa corda, tensões até duas vezes maiores que as da situação da figura 1.
c) a corda não arrebenta, pois a resultante das forças exercidas pelos cavalos sobre ela é nula.
d) a corda não arrebenta, pois está submetida a uma tensão igual a da figura 1.
e) não se pode saber se a corda arrebenta ou não, pois nada se disse sobre sua resistência.
Gostou do conteúdo? Conheça o cursinho pré-enem da Descomplica e mergulhe em um aprendizado dinâmico que vai te preparar para fazer a melhor prova da sua vida!
