A Terceira Lei de Newton diz que toda ação tem uma reação oposta de igual intensidade. A Terceira Lei de Newton mostra as forças sempre ocorrem aos pares, entre dois corpos. Assim, a força pode ser entendida como uma interação entre dois corpos que tem capacidade de alterar o movimento deles.

Oi, pessoal! Tudo bem com vocês?

Hoje, vamos estudar a Terceira Lei de Newton e entender a famosa lei da ação e reação. As Leis de Newton são a base do estudo da Mecânica Clássica. Na Primeira Lei de Newton, aprendemos em que condições um corpo permanece no seu estado de movimento e, na Segunda Lei de Newton, vimos a relação entre forças e a aceleração de um corpo. Agora, veremos a força como uma interação entre dois corpos e algumas consequências disso.

Tal como fizemos com a Primeira e a Segunda Lei de Newton, vamos começar estudando atentamente o enunciado da Terceira Lei de Newton e usar exemplos para entender melhor o que ele significa. Vamos lá!

1. LEI DA AÇÃO E REAÇÃO

“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.”

Ao ler este enunciado, a primeira ideia que surge na cabeça de muitos estudantes é de que as forças se cancelam. Forças iguais e opostas, quando agem em um único corpo, realmente se cancelam. Mas, note, a Terceira Lei de Newton deixa explícito que o par ação e reação é composto pelas forças que um corpo faz no outro. Vejamos um exemplo para entender melhor: 

No lançamento de um foguete, a explosão dos combustíveis empurra o foguete para cima. O foguete, por sua vez, empurra os gases da explosão para baixo. O par ação e reação é dado por essas duas forças:

Força que o gás empurra o foguete para cima ( F_{gás , foguete} )

Força que o foguete empurra o gás para baixo ( F_{foguete , gás} )

Essas duas forças possuem a mesma intensidade, porém, os seus sentidos são opostos, uma é para cima e a outra é para baixo. A força que age sobre o foguete é para cima e a força que age sobre o gás é para baixo. O modo matemático de representar essa relação é:

O sinal negativo só indica que o sentido de uma força é contrário ao da outra. Por exemplo, se uma força é 10.000 N para cima, a outra será o contrário, 10.000 N para baixo. É só para isso que usamos o sinal de menos na fórmula. Quando queremos relacionar apenas os módulos das forças (intensidades), usamos:

Agora que já conhecemos o modo de identificar o par ação e reação, vamos aplicar a Terceira Lei de Newton em uma situação simples.

2. IDENTIFICANDO PARES AÇÃO E REAÇÃO

Temos uma maçã pendurada na árvore. Essa maçã se encontra em repouso, então, conforme a Primeira Lei de Newton, a soma das forças que agem na maçã é zero. Sabemos que a maçã é atraída pela gravidade da Terra, sofre a ação da força peso. E qual deve ser a reação ao peso? Para responder essa questão, aplicamos um raciocínio similar ao caso do foguete, veja:

Par ação e reação da força peso:

Maçã é puxada para o centro da Terra (esta força é chamada de peso da maçã)

Terra é puxada para o centro da maçã (esta é a força de reação ao peso da maçã)

Note, apenas uma força desse par age na maçã (o peso da maçã). Então, como é que ela está em repouso? Alguma outra força precisa agir sobre ela também. Nesse caso, é a própria árvore quem puxa a maçã para cima e impede sua queda. Vamos descrever este novo par:

Par ação e reação entre árvore e maçã: 

Árvore puxa maçã para cima com intensidade F 

Maçã puxa árvore para baixo com intensidade F 

Assim, identificamos os dois pares de forças que a maçã faz parte. Eles descrevem as interações entre maçã e Terra e entre maçã e árvore. Quando desejamos estudar somente a maçã, selecionamos somente as forças que agem sobre ela.

Forças que agem sobre a maçã:

Terra puxa maçã para baixo com intensidade P 

Árvore puxa maçã para cima com intensidade F 

Como a maçã está em equilíbrio, estas duas forças se anulam. Note, elas não formam um par ação e reação, pois as duas forças são ações de corpos diferentes sobre a maçã. Agora, vamos explorar alguns outros exemplos sobre a Terceira Lei de Newton.

3. EXEMPLOS DA TERCEIRA LEI DE NEWTON

Encontrar exemplos da Terceira Lei de Newton é uma tarefa divertida e relativamente fácil, pois toda força pertence a um par ação e reação. Abaixo, estão alguns exemplos:

3.1 Caminhar

Ao caminhar, empurramos o pé para trás, contra o chão. O atrito entre a sola do calçado e o chão empurra o pé e, consequentemente, o corpo, para frente. Assim, conseguimos caminhar, graças à Terceira Lei de Newton. Caminhamos por causa da reação à força que empurramos o chão para trás.

3.2 Chutar uma bola

Ao chutar uma bola, o jogador impulsiona ela para frente. Aplicando a Terceira Lei de Newton, a bola deve provocar uma força para trás sob o pé do jogador. Quem já jogou bola sabe que sentimos uma pressão no pé, essa sensação é resultado da força que a bola exerce sob o pé.

3.3 Flexão de braço

A flexão de braço também é um ótimo exemplo da Terceira Lei de Newton. O indivíduo empurra o chão para baixo e o chão reage empurrando a pessoa para cima.

3.4 Saindo da mesa

Muitas pessoas costumam empurrar a mesa para conseguir afastar a cadeira da mesa. A pessoa empurra a mesa para frente, a reação é a força que a mesa exerce empurrando a pessoa (e a cadeira, por consequência) para trás. Claro, essa tarefa é muito mais fácil com cadeiras de rodinha, além de que, cadeiras de rodinha causam menos dano ao assoalho.

4. TERCEIRA LEI DE NEWTON E A MEDIÇÃO DE MASSA

Qualquer corpo na Terra sofre a influência da gravidade. A força peso puxa tudo para o centro da Terra com seu valor dado por P = m*g. E como os corpos não caem direto para o centro da Terra? Para ficar mais fácil de entender, vamos pensar em pessoas: como as pessoas não caem direto para o centro da Terra?

A resposta é simples: o chão não deixa! Então, o chão deve exercer alguma força sobre a pessoa. Na verdade, dizemos que o chão exerce uma força normal sobre a pessoa – o termo normal quer dizer que a força faz 90º com a superfície. Conforme visto na Primeira Lei de Newton, sabemos que um corpo só fica em repouso se as forças que agem sobre ele se anulam. Vamos equacionar esta situação:

Peso age para baixo com o valor P

Normal age para cima com o valor N

Somando:

Note, a força normal tem o mesmo valor que o peso, mas, lembre-se, a força normal não é reação ao peso, pois as duas estão agindo sobre a pessoa. Para compreender melhor, vamos identificar o par ação e reação da força normal. Vem comigo!

4.1 Par ação e reação da força normal

Solo empurra pessoa para cima com intensidade N

Pessoa empurra solo para baixo com intensidade N

Agora, vamos unir esse conhecimento com a aplicação da Primeira Lei de Newton para uma pessoa parada:

Peso puxa pessoa para baixo com intensidade P

Pessoa empurra solo para baixo com intensidade N

Solo empurra pessoa para cima com intensidade N

Nessa situação, conforme já vimos, o valor da força normal equivale ao valor da força peso. Então, é possível descobrir a massa da pessoa através do seguinte raciocínio:

A massa, nessa situação, é dada pela razão entre a força normal e a aceleração gravitacional. É com base nesse cálculo que as balanças funcionam. Troque o solo por uma balança e aplique o raciocínio acima. A balança identifica a força normal e é a partir da força normal que a massa da pessoa é determinada. Tudo graças à Terceira Lei de Newton!

Um breve resumo

Para encerrar, vamos elencar os principais pontos sobre a Terceira Lei de Newton:

• Toda ação tem uma reação de igual intensidade e sentido oposto.
• O par ação e reação mostra as ações mútuas entre dois corpos.
• As duas forças do par ação e reação nunca agem em um único corpo, então, nunca se cancelam entre si.
• Cada força de um par ação e reação age em somente um dos corpos que estão interagindo.

Tudo certo, pessoal! Hoje conhecemos a Terceira Lei de Newton e as ações mútuas entre dois corpos. Caso alguém ainda não conheça a Primeira e a Segunda Lei de Newton, elas também são estudadas aqui no blog. Espero os conceitos abordados tenham ficado claros para todos!

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Um abração e tenham ótimos estudos!