3ª Lei de Newton: ação e reação
A 3ª Lei de Newton tem relevante importância na explicação dos fenômenos de nosso dia-a-dia. Uma pessoa anda trocando forças de ação e reação com o chão; um pássaro voa trocando forças de ação e tração com o ar; uma nave a jato acelera trocando forças de ação e reação com os jatos expulsos.
A 3ª Lei de Newton ensinando que a cada força de ação corresponde uma força de reação nos mostra que as forças na Natureza comparecem sempre aos pares e, portanto, o número total de forças presentes no Universo é sempre par. Não existe uma força isolada na Natureza. Quando um pugilista soca o rosto de seu adversário, ele recebe uma reação em sua mão: a ação machuca o rosto e a reação machuca a mão (é por isso que ele usa luvas).
É fundamental a compreensão que as forças de ação e reação são trocadas entre dois corpos e, por isso, não estão aplicadas ao mesmo corpo e nunca poderão se equilibrar.
1. 3ª Lei de Newton: Lei da ação e reação
A 3ª Lei de Newton traduz o comportamento de um corpo interagindo com outros corpos, isto é, trocando forças com outros corpos.
Enunciado da 3ª Lei de Newton
Quando um corpo A aplica uma força sobre um corpo (B), ( ), o corpo B reage e aplica sobre o corpo A uma força (- ) com a mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto. |
Matematicamente, traduzimos a 3ª Lei de Newton escrevendo que as forças de ação e reação são opostas:
| = – |
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O atleta aplica no saco de areia uma força  ; O saco aplica no atleta uma força de reação –. |
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| O coice de uma arma é explicado pelo Princípio da Ação e Reação (3ª Lei de Newton). |
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| Numa colisão, as forças de um mesmo par ação-reação podem produzir efeitos diferentes, apesar de terem intensidades iguais. |
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| O homem, assim como os peixes, para se deslocar submerso na água, exerce força no líquido, empurrando-o para trás e recebe do líquido, pela lei da ação e reação, uma força que o impulsiona para frente. |
Cumpre salientar que as forças de ação e reação, embora sejam opostas, nunca vão equilibrar-se, pois não estão aplicadas ao mesmo corpo: a força de ação está aplicada em B (produz aceleração e/ou deformação em B) e a força de reação está aplicada em A (produz aceleração e/ou deformação em A).
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A título de exemplo, consideremos um livro sobre uma mesa e identifiquemos os pares ação-reação.
Atuam sobre livro duas forças:
1) a força peso (
) que o planeta Terra aplica no livro;
2) a força de contrato (
) que a mesa aplica na região do livro em contato com ela.
E as respectivas forças de reação?
- A reação à força peso está aplicada na Terra, podendo ser considerado como ponto de aplicação o centro da Terra
- A reação à força está aplicada na mesa (na região de contrato livro mesa).
| As forças de ação e reação estão sempre aplicadas em corpos distintos e, por isso, não podem equilibrar-se. |
Procuremos, em seguida, apresentar um resumo das principais características das forças de ação e reação:
1) Têm sempre a mesma intensidade, porém com orientação oposta.
2) Estão sempre aplicadas em corpos distintos e nunca se equilibram.
3) Podem ter efeito estático (deformação) ou efeito dinâmico (aceleração).
4) Os efeitos produzidos podem ser diferentes, pois o efeito estático depende da resistência mecânica dos corpos e o efeito dinâmico depende da massa dos corpos.
5) Comparecem sempre aos pares, isto é, sempre simultaneamente, e os termos ação e reação são permutáveis.
6) Podem ser forças de contato ou forças de campo.
As forças de contato são aquelas em que há um contato mecânico direto entre os corpos.
Exemplos: soco na cara, tiro de fuzil, chute na bola etc.
As forças de campo são aquelas exercidas a distância, podendo ser de origem gravitacional, elétrica ou magnética.
7) Levando em conta a teoria da relatividade de Einstein, que limita a velocidade de propagação de uma partícula ou de uma onda, a Teoria de Newton torna-se falha para explicar a ação e reação através de forças de campo entre dois corpos muito distantes. De fato, não haveria, neste caso, simultaneidade entre as forças de ação e reação, havendo um certo intervalo de tempo para a força se transmitir de um corpo para o outro.
Exercícios propostos
1. (ENEM) – Durante uma faxina, a mãe pediu que o filho a ajudasse, deslocando um móvel para mudá-lo de lugar. Para escapar da tarefa, o filho disse ter aprendido na escola que não poderia puxar o móvel, pois a Terceira Lei de Newton define que se puxar o móvel, o móvel o puxará igualmente de volta, e assim não conseguirá exercer uma força que possa colocá-lo em movimento. Qual argumento a mãe utilizará para apontar o erro de interpretação do garoto?
a) A força de ação é aquela exercida pelo garoto.
b) A força resultante sobre o móvel é sempre nula.
c) As forças que o chão exerce sobre o garoto se anulam.
d) A força de ação é um pouco maior que a força de reação.
e) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo corpo.
2. (UFRN-MODELO ENEM) – Em tirinhas, é muito comum encontrarmos situações que envolvem conceitos de Física e que, inclusive, têm sua parte cômica relacionada, de alguma forma, com a Física. Considere a tirinha envolvendo a “Turma da Mônica", mostrada a seguir.
Supondo-se que o sistema se encontra em equilíbrio, é correto afirmar que, de acordo com a Lei da Ação e Reação (3.a Lei de Newton),
a) a força que Mônica exerce sobre a corda e a força que os meninos exercem sobre a corda formam um par ação-reação.
b) a força que Mônica exerce sobre o chão e a força que a corda faz sobre a Mônica formam um par ação-reação.
c) a força que Mônica exerce sobre a corda e a força que a corda faz sobre a Mônica formam um par ação-reação.
d) a força que Mônica exerce sobre a corda e a força que os meninos exercem sobre o chão formam um par ação-reação.
e) a força que Mônica exerce sobre a corda e a força que Cebolinha exerce sobre a corda formam um par ação-reação.
3. (IJSO-MODELO ENEM) – A figura abaixo representa um carro acelerando durante uma arrancada no sentido da seta na figura. Os sentidos das forças de atrito nas rodas dianteiras e traseiras também são representados, durante esse movimento.
Pode-se afirmar que o carro tem
a) tração nas quatro rodas.
b) tração somente nas rodas dianteiras.
c) tração somente nas rodas traseiras.
d) freio ABS nas rodas dianteiras.
e) freio comum nas rodas traseiras.
4. (UFPB-MODELO ENEM) – Em uma performance de patinação no gelo, um casal de bailarinos apresenta um número em que, em um determinado momento, os bailarinos se empurram mutuamente, a fim de se afastarem um do outro em linha reta. Durante o empurrão, a bailarina, que tem uma massa de 64kg, adquire uma aceleração de módulo 0,25m/s2 em relação à pista de patinação, e, consequentemente, o bailarino, com 80kg de massa, adquire também uma aceleração, no sentido oposto ao da bailarina. No caso descrito, considere que o atrito entre os patins e a pista é desprezível. Nessas circunstâncias, a aceleração, em módulo, que o bailarino adquiriu, em relação à pista de patinação, é igual a:
a) 0,10m/s2
b) 0,14m/s2
c) 0,16m/s2
d) 0,20m/s2
e) 0,24 m/s2
Gabarito
1. RESOLUÇÃO:
As forças de ação e reação são forças trocadas entre dois corpos; nunca estão aplicadas ao mesmo corpo e nunca se equilibram.
Resposta: E
2. RESOLUÇÃO:
Ação e reação são forças trocadas entre dois corpos: Mônica age na corda e a corda reage em Mônica.
Resposta: C
3. RESOLUÇÃO:
A rodas motrizes (rodas com tração) aplicam sobre o solo terrestre uma força de atrito dirigida para trás; pela lei da ação e reação, o solo reage e aplica nos pneus uma força de atrito dirigida para frente, que é responsável pela aceleração do carro.
Nas rodas parasitas (rodas sem tração), a força de atrito seria dirigida para trás.
Resposta: A
4. RESOLUÇÃO:
3.a Lei de Newton
F1 = F2
m1 a1 = m2 a2
64 . 0,25 = 80 a2
a2 = 0,20m/s2
Resposta: D
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