Terceira lei de Newton

A terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e Reação, é uma das três leis que regem a dinâmica newtoniana. Ela determina que toda força de ação empregada sobre um corpo provoca uma força de reação desse corpo sobre aquele que produziu a ação inicial, consitituindo um par de ação e reação, com mesmo módulo e direção, mas sentidos diferentes.

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Resumo sobre a terceira lei de Newton

• A terceira lei de Newton é a lei que trata da relação entre a força de ação e de reação entre dois corpos.

• O conjunto de força de ação e de reação é denominado par de ação e reação.

• A força de ação é a força empregada sobre um corpo.

• A força de reação é a resposta do corpo àquilo que aplicou a força de ação.

• As forças peso e normal não configuram um par de ação e reação.

• A representação matemática da terceira lei de Newton demonstra que os módulos das forças do par de ação e reação têm direções iguais e sentidos opostos.

Videoaula sobre a terceira lei de Newton

Qual é a terceira Lei de Newton?

A terceira lei de Newton, chamada de Princípio da Ação e Reação, é uma das leis formuladas por Isaac Newton (1643-1727) durante suas investigações sobre o movimento e suas causas.

O enunciado da 3ª lei de Newton diz o seguinte:

“Quando dois corpos interagem, as forças que cada corpo exerce sobre o outro são sempre iguais em módulo e têm sentidos opostos”.|1|

Logo, a terceira lei de Newton afirma que as forças de ação e reação entre dois corpos possuem mesmo módulo, mas sentidos opostos.

Observação:

• O módulo é a intensidade ou valor numérico da força.

• A direção é a orientação vertical, horizontal ou diagonal.

• O sentido é a orientação para direita, esquerda, cima, baixo e outros.

Força normal, força peso e a terceira lei de Newton

A força peso, representada pela letra \(\vec{P}\), pode ser compreendida como a força que atrai todos os corpos para o interior da Terra, possuindo sempre sentido para baixo e direção vertical, como podemos ver na imagem abaixo.

Já a força normal, representada pela letra \(\vec{N}\), é uma força de contato entre superfícies, sendo sempre perpendicular à superfície, mas, dependendo da posição do corpo, pode apresentar diferentes sentidos e direções, como podemos ver na imagem abaixo.

É comum pensarmos erroneamente que a força peso e a força normal são um par de ação e reação, já que em algumas situações elas apresentam mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos, como ocorre no bloco 1, que são alguns dos requisitos para que um par de forças seja considerado um par de ação e reação.

Contudo, além de existirem diversas situações, como ocorre no bloco 2 e 3, em que elas não apresentam a mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos, elas ocorrem em um mesmo corpo. Para ser considerado um par de ação e reação, é necessário que ocorram em corpos diferentes. Para saber mais sobre esse tópico, clique aqui.

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Efeitos das forças de ação e reação

A força de ação é uma força realizada sobre outro corpo; em resposta a isso, esse corpo realiza uma força contrária à força de ação sobre ele, configurando um par de ação e reação.

Por exemplo, quando um canhão lança uma bola para frente, ele acaba recuando certa distância, já que a força de ação do canhão na bola provoca uma força de reação da bola no canhão, causando o seu recuo, como mostrado na figura abaixo.

Qual a fórmula da terceira lei de Newton?

Não existe uma fórmula física para a terceira lei de Newton, mas uma representação matemática do seu enunciado, dada por:

\(|\vec{F_{AB}}|=-|\vec{F_{BA}}|\)

• \(|\vec{F_{AB}}|\) é o módulo da força que o corpo A aplica em B, medida em Newton [N].

• \(|\vec{F_{BA}}|\) é o módulo da força que o corpo B aplica em A, medida em Newton [N].

Como a terceira lei de Newton é aplicada?

A representação matemática da terceira lei de Newton indica que as forças de ação e reação sobre um corpo apresentam mesma intensidade e direção, mas, obrigatoriamente, sentidos opostos.

Por exemplo, quando batemos o martelo em uma parede, ele faz uma força de ação contra ela, mas também recebe uma força de reação da parede. Esse par de ação e reação apresenta a mesma intensidade e direção, já que a parede faz força no martelo com a mesma intensidade e direção que recebeu, contudo elas apresentam sentidos contrários, assim, se o sentido da força de ação for para a direita, o sentido da força de reação será para a esquerda e vice-versa.

Saiba mais: Trabalho de uma força — o que é e como é calculado

Exercícios sobre a terceira lei de Newton

Questão 1

(UERN) Duas esferas metálicas idênticas estão carregadas com cargas elétricas de sinais iguais e módulos diferentes e se encontram situadas no vácuo, separadas uma da outra por uma distância x. Sobre a forca elétrica, que atua em cada uma dessas esferas, tem-se que são:

a) iguais em módulo e possuem sentidos opostos.

b) iguais em módulo e possuem o mesmo sentido.

c) diferentes em módulo e possuem sentidos opostos.

d) diferentes em módulo e possuem o mesmo sentido.

Resolução

Alternativa A. A força elétrica que a carga elétrica 1 faz na carga elétrica 2 e a força que a carga elétrica 2 faz na carga elétrica 1 configuram um par de ação e reação, então elas possuem módulos iguais e sentidos opostos.

Questão 2

(Unifesp) Na figura está representado um lustre pendurado no teto de uma sala.

Nessa situação, considere as seguintes forças:

I. O peso do lustre, exercido pela Terra, aplicado no centro de gravidade do lustre.

II. A tração que sustenta o lustre, aplicada no ponto em que o lustre se prende ao fio.

III. A tração exercida pelo fio no teto da sala, aplicada no ponto em que o fio se prende ao teto.

IV. A força que o teto exerce no fio, aplicada no ponto em que o fio se prende ao teto.

Dessas forças, quais configuram um par ação-reação, de acordo com a Terceira Lei de Newton?

a) I e II.

b) II e III.

c) III e IV.

d) I e III.

e) II e IV.

Resolução

Alternativa C. A força que o teto exerce no frio e a força de tração exercida pelo fio no teto configuram um par de ação e reação.

Nota

|1| HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.