TERCEIRA LEI DE NEWTON

Isaac Newton, nascido em Woolsthorpe, em 4 de janeiro de 1643, foi físico e matemático e

descreveu as leis que explicam vários comportamentos relativos aos movimentos dos corpos. Newton é o

autor de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, obra na qual ele descreve a Lei da Gravitação

Universal e as leis dos movimentos – Leis de Newton.

São três as leis que Newton descreveu:

Primeira Lei de Newton, também chamada de Princípio da Inércia;

Segunda Lei de Newton, também chamada de Princípio Fundamental da Dinâmica;

Terceira Lei de Newton, também chamada de Princípio da Ação e Reação.

Terceira Lei de Newton

Também denominada princípio da ação e reação, ela pode ser enunciada da seguinte forma:

Se um corpo A aplicar uma força sobre um corpo B, receberá deste uma força de mesma

intensidade, mesma direção e de sentido contrário.

Assim, |FA-B| = |FB-A|.

As forças de ação e reação possuem as seguintes características:

Possuem a mesma natureza, ou seja, são ambas de contato ou de campo;

São forças trocadas entre dois corpos;

Não se equilibram e não se anulam, pois estão aplicadas em corpos diferentes.

A terceira lei é muito comum no cotidiano. O ato de caminhar e o lançamento de um foguete são

exemplos da aplicação dessa lei. Ao caminharmos somos direcionados para frente graças à força que

nossos pés aplicam sobre o chão.

Esta é a lei da Ação e Reação:

Portanto uma força nunca está só: se existe uma força em um corpo, certamente vai existir uma outra força

igual e oposta em outro corpo, quer esteja em contato ou não. Um exemplo de pares de força ação/reação que não

exigem o contato dos corpos é a força magnética, ou a força da gravidade.

Exemplo (entendendo como aplicar).

O Sr. Burro disse o seguinte: “Se ao tentar puxar uma carroça, a carroça me puxa com a mesma força em sentido

oposto, então não adianta nem tentar porque não vou sair do lugar, nem eu nem a carroça”. Explique onde o Sr.

Burro está certo e onde está errado.

Resposta:

O Sr. Burro está certo ao dizer que ao

puxar a carroça para frente com uma certa força

(ação), a carroça vai puxá-lo para trás com a

mesma força (reação). Esta é a 3a lei de Newton.

Está errado ao dizer que por isso não vai

sair do lugar, pois a carroça não possui tanto atrito

para se resistir à força do burro (para isso servem suas rodas). Mas o atrito das patas do burro é grande o

suficiente para não permitir que a força da carroça o arraste para trás. Por isso a carroça vai para frente, mas o

burro não vai para trás.

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Newton ilustrou a lei da ação e reação através do exemplo de um cavalo puxando uma pedra amarrada a

uma corda, que está presa no arreio do cavalo, como mostra a figura abaixo. Foram consideradas apenas

as forças horizontais.

Lei da Ação e Reação: Toda força de ação tem uma força de reação de mesma intensidade e

mesma direção, mas em sentido oposto.

Força do burro na carroça

(ação)

Força da carroça no burro (reação) Força de

atrito na carroça

Força de atrito nas patas do

burro

Fcc força de tração exercida pelo cavalo sobre a corda, força de ação, aplicada à corda.

Fcc força com que a corda puxa o cavalo para trás, força de reação, aplicada ao cavalo.

Fcp força da corda sobre a pedra, força de ação, aplicada à pedra

Fcp força da pedra sobre a corda, força de reação, aplicada sobre a corda.

Fcs força de atrito que o cavalo exerce sobre o solo, força de ação, força aplicada ao solo (o cavalo empurra o solo para trás).

Fcs força de atrito aplicada pelo solo sobre o cavalo, força de reação, aplicada sobre o cavalo, fazendo-o impulsionar para a frente.

Fps força de atrito exercida pela pedra sobre o solo, aplicada ao solo.

Fps força de atrito exercida pelo solo sobre a pedra, reação, aplicada à pedra. Como a pedra está sendo puxada para a frente, a força de atrito sobre a pedra é dirigida para trás, em oposição ao movimento que a pedra teria na ausência de atrito.

Se a força aplicada pelo solo sobre o cavalo Fcs for maior que a força com que o cavalo é puxado para trás pela corda -Fcc, o cavalo será acelerado para frente.

Se as duas forças forem iguais Fcs = – Fcc, o cavalo não consegue sair do lugar e permanece em "repouso", isto é, sem andar.

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Uma situação semelhante ocorre num cabo de guerra, onde cada equipe puxa uma corda para o lado que lhe garanta a vitória.

A equipe A puxa a corda para a esquerda e a equipe B, para a direita. Cada membro de uma equipe exerce uma força de tração sobre a corda (com as mãos) e sobre o solo (com os pés).

A corda reage nas mãos e o solo reage nos pés, de modo que o indivíduo sente uma aceleração que depende do resultante sobre ele.

Todos os indivíduos de uma equipe devem levar a corda para um mesmo lado e o resultado final depende da força resultante.

Ação e reação no cotidiano

1. Objetos em repouso sobre uma superfície

Ao colocarmos um objeto sobre uma superfície, haverá uma tendência a comprimi-la. A superfície (uma mesa, por exemplo) exercerá uma força de reação sobre o objeto (dita normal), procurando mantê-lo em equilíbrio.

2. Patinador ganhando impulso

Um patinador encostado a uma parede ganha impulso, isto é, ele se acelera ao "empurrar" uma parede com as mãos. O resultado da reação da parede é uma força que o habilita a qualquer aceleração.

3. Empurrando um carro

Ao empurrarmos um carro colocando-o em movimento, aplicamos uma força sobre ele. A força de reação do carro está no sentido oposto à força aplicada.

4. Chutando uma bola

Ao chutarmos uma bola, os nossos pés aplicam uma força sobre a mesma. A força de reação da bolsa age sobre o pé do jogador. O pé experimenta um movimento de recuo ou pára quase que instantaneamente. Experimente chutar uma bola leve e outra pesada, para comparar a reação da bola sobre o seu pé.

5. Batendo um pneu

Os motoristas usam um pequeno martelo de madeira para testar a pressão dos pneus dos caminhões. Ao batermos nos pneus exercemos uma força sobre os mesmos. A força de reação dos pneus faz com que o martelo inverta a o sentido do movimento. O motorista sente o retorno e sabe quando o pneu está bom.

Lei da Ação e Reação

A toda ação corresponde uma reação, com a mesma intensidade, mesma direção e sentidos contrários.

Sempre que um corpo exerce força sobre o outro, esse também exerce uma força sobre o primeiro.

Antes de continuar, vamos fazer analise na afirmação acima, pois isto é de crucial importância para o entendimento da terceira lei de Newton.

Veja a figura abaixo

De acordo com Newton, neste esquema a mão empurra o bloco com uma força e o bloco empurra a mão, com outra força – (o sinal – indica que a força segue em sentido contrário a primeira), formando uma ação de interação entre os dois corpos.

Esta ação é bem visível a interação entre os corpos. Você empurra o bloco, logo o bloco se movimenta; o bloco te empurra, logo sente-se uma força agindo sobre a nossa mão.

Para facilitar podemos construir um diagrama que nos ajudará bastante, veja

Você empurra o bloco; o bloco empurra você; você empurra o bloco; o bloco empurra você; ….

Para treinar, imagine uma situação de um martelo empurra um prego, faça a distribuição das forças e um diagrama igual ao de cima.

Depois de vermos tudo isto podemos enunciar, a terceira lei da seguinte maneira

SEMPRE QUE UM CORPO EXERCE UMA FORÇA SOBRE OUTRO, ESSE OUTRO EXERCERÁ SOBRE O PRIMEIRO UMA FORÇA DE MESMO MÓDULO E EM SENTIDO CONTRÁRIO

Como é possível ver no exemplo anterior: a mão exerce uma força sobre o bloco e o bloco exerce uma outra força de mesma intensidade e direção, mas em sentido contrário.

(PRINCÍPIO DA AÇÃO E REAÇÃO )

ENUNCIADO

"Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B reage sobre o corpo A com uma força de mesma direção, de mesma intensidade e de sentido contrário."

CARACTERÍSTICAS DAS FORÇAS DE AÇÃO E REAÇÃO:

a) mesma direção.

b) sentidos opostos.

c) mesmo módulo: ( | FAB | = | FBA | )

d) mesma natureza, isto é, ambas são forças de contato ou ambas são de campo.

EXEMPLO 1:

Forças de ação e reação como forças de contato.

Uma pessoa consegue andar graças a força que o solo exerce sobre o seu pé.

EXEMPLO 2:

Forças de ação e reação como forças de campo.

Campo de gravidade da Terra.

Nem sempre podemos observar o efeito das duas forças ao mesmo tempo. Há situações em que só aparece o efeito da ação, outras em que só notamos a reação e outras, ainda, em que não percebemos o efeito de nenhuma das duas.

Vamos ilustrar essa afirmação com alguns exemplos:

EFEITO OBSERVÁVEL DA AÇÃO

O homem exerce uma ação sobre o armário. O armário exerce uma reação sobre o homem. O armário, sobre o efeito da ação, entra em movimento, enquanto o homem sob o efeito da reação, não se desloca. Aparece apenas o efeito da ação. Veja a figura abaixo.

EFEITO OBSERVÁVEL DA REAÇÃO

O foguete exerce uma ação, empurrando os gases contra o solo. O solo exerce uma reação sobre o foguete. O foguete, sobre o efeito da reação, entra em movimento, enquanto o solo sob o efeito da ação, não se desloca. Aparece apenas o efeito da reação. Observe a ilustração a seguir:

EFEITO NÃO OBSERVÁVEL, TANTO DA AÇÃO COMO DA REAÇÃO

Suponha que você se aproxime de um armário e exerça sobre ele uma ação. O armário responderá pela força de reação. A resistência do armário e a força de atrito entre seus sapatos e o chão impedirão que se observe tanto o efeito da ação quanto o da reação.

EFEITO OBSERVÁVEL, TANTO DA AÇÃO COMO DA REAÇÃO

Dois patinadores estão com as mãos encostadas. Num certo instante, o patinador A empurra o patinador B. A ação do patinador A fará com que o patinador B acelere para a direita, enquanto a reação do patinador B fará com que A acelere para a esquerda. Neste caso, observamos tanto o efeito da ação como da reação.