Analisando as Leis de Newton, pode-se afirmar? Assinale o item correto.
A. \square Para toda ação existe uma reação correspondente, sendo exemplo dessa circunstância a força normal, que é reação à força peso sobre objetos apoiados em superfícies planas.
B. \square A lei da inércia prevê a existência de referenciais inerciais absolutos, em repouso, como é o caso do centro de nossa galáxia.
C. \square A força centrífuga é uma força que surge em decorrência da lei da inércia, sobre corpos que obedecem a um movimento circular e que tem como reação a força centrípeta.
D. \square O movimento retilíneo e uniforme é consequência da aplicação de uma força constante sobre o corpo que se move.
E. \square Se um corpo é dotado de aceleração, esta certamente é consequência da ação de uma força, ou de um conjunto de forças de resultante diferente de zero, agindo sobre o corpo.

Passo 1

O enunciado pede que eu escolha a alternativa correta entre as opções A, B, C, D e E. Cada alternativa afirma algo sobre as Leis de Newton; preciso verificar a veracidade de cada uma. As informações relevantes dadas são as próprias frases das alternativas:
A. Para toda ação existe uma reação correspondente, sendo exemplo dessa circunstância a força normal, que é reação à força peso sobre objetos apoiados em superfícies planas.
B. A lei da inércia prevê a existência de referenciais inerciais absolutos, em repouso, como é o caso do centro de nossa galáxia.
C. A força centrífuga é uma força que surge em decorrência da lei da inércia, sobre corpos que obedecem a um movimento circular e que tem como reação a força centrípeta.
D. O movimento retilíneo e uniforme é consequência da aplicação de uma força constante sobre o corpo que se move.
E. Se um corpo é dotado de aceleração, esta certamente é consequência da ação de uma força, ou de um conjunto de forças de resultante diferente de zero, agindo sobre o corpo.

Passo 2

Vou recordar, de maneira bem simples e direta, os enunciados das três leis de Newton (sem supor que você já sabe):
Primeira lei (lei da inércia): se a resultante das forças sobre um corpo é zero, então a velocidade do corpo é constante (o corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme). Em símbolos:
\text{Se } \sum \vec F = \vec 0 \quad\Rightarrow\quad \vec v = \text{constante}.
Segunda lei: a aceleração de um corpo é proporcional à resultante das forças que atuam sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. Em símbolos:
\sum \vec F = m \vec a,
onde \sum \vec F é a soma vetorial das forças aplicadas, m é a massa (assumimos m>0) e \vec a é a aceleração.
Terceira lei: forças vêm em pares ação–reação; se o corpo 1 exerce \vec F_{12} sobre o corpo 2, então o corpo 2 exerce \vec F_{21} = -\vec F_{12} sobre o corpo 1. Importante: as duas forças atuam em corpos diferentes.
Esses pontos vão ser usados para analisar cada alternativa.

Passo 3

Analisando a alternativa A: “Para toda ação existe uma reação correspondente, sendo exemplo dessa circunstância a força normal, que é reação à força peso sobre objetos apoiados em superfícies planas.”
Vamos separar duas ideias:
  • A parte “para toda ação existe uma reação correspondente” é a terceira lei de Newton e está correta em essência — forças vêm em pares.
  • O problema é declarar que a força normal \vec N é a reação ao peso \vec W.
Explicando com detalhes: o peso \vec W é a força gravitacional que a Terra exerce sobre o objeto; em notação, a Terra exerce \vec W = m \vec g sobre o objeto (apontando para baixo). A reação à força peso, segundo a terceira lei, é a força que o objeto exerce sobre a Terra, isto é -\vec W, e essa força age sobre a Terra (não sobre o objeto). Já a força normal \vec N é uma força de contato que a superfície (chão, mesa) aplica sobre o objeto, apontando para cima. Note que \vec N e \vec W atuam sobre o mesmo corpo (o objeto), logo não podem ser par ação–reação entre si. Em muitas situações de equilíbrio em uma superfície horizontal nós temos \vec N = -\vec W em módulo e direção, mas isso é uma condição de equilíbrio (resultante nula), não uma relação de ação–reação da terceira lei.
Conclusão do passo: a afirmação A é incorreta porque confunde par ação–reação com forças equilibrantes que atuam no mesmo corpo.

Passo 4

Analisando a alternativa B: “A lei da inércia prevê a existência de referenciais inerciais absolutos, em repouso, como é o caso do centro de nossa galáxia.”
Explicação passo a passo: a lei da inércia diz que existem referenciais (chamados inerciais) onde corpos sem força resultante se movem com velocidade constante. Porém a lei não identifica um referencial absoluto em repouso — ela não aponta nenhum ponto do universo que seja o único referencial inercial verdadeiro. Pelo princípio da relatividade (galileana no contexto newtoniano), se um referencial é inercial, qualquer referencial que se mova com velocidade constante em relação a ele também é inercial. Assim, não existe um “repouso absoluto” e o centro da galáxia não é um referencial especial e absoluto para as leis de Newton. Além disso, o centro da galáxia nem mesmo é estritamente um referencial inercial (há acelerações envolvidas em escalas astronômicas).
Conclusão do passo: a alternativa B é falsa.

Passo 5

Analisando a alternativa C: “A força centrífuga é uma força que surge em decorrência da lei da inércia, sobre corpos que obedecem a um movimento circular e que tem como reação a força centrípeta.”
Primeiro, distinguir centrípeta e centrífuga: quando um corpo descreve movimento circular com velocidade tangencial v e raio r, sua aceleração aponta para o centro com módulo \dfrac{v^2}{r}. A força que mantém o corpo nessa trajetória (apontando para o centro) é chamada força centrípeta, e é uma força real (ex.: componente radial de tensão de uma corda, força de atrito, força normal, dependendo do caso). Pela segunda lei:
\sum \vec F = m \vec a \quad\Rightarrow\quad F_{\text{centrípeta}} = m \frac{v^2}{r}\quad\text{(direção para o centro).}íçã
A “força centrífuga” é usada quando trabalhamos em um referencial não inercial (um referencial que gira com o corpo). Nesse referencial, aparece uma força fictícia apontando para fora com módulo m\omega^2 r para recuperar a forma \sum \vec F_{\text{real}} + \vec F_{\text{fictícia}} = m \vec a_{\text{no referencial}}í. Portanto a centrífuga não é uma força fundamental nem uma ação sobre outro corpo; é uma força fictícia introduzida em referenciais rotativos. Além disso, a centrífuga não é a “reação” à centrípeta no sentido da terceira lei — a centrípeta age sobre o corpo; a reação da terceira lei seria a força igual e oposta que o corpo exerce sobre a fonte da centrípeta (por exemplo, o corpo puxa a corda na direção oposta). Logo a alternativa C está incorreta.

Passo 6

Analisando a alternativa D: “O movimento retilíneo e uniforme é consequência da aplicação de uma força constante sobre o corpo que se move.”
Vamos lembrar: movimento retilíneo e uniforme significa velocidade constante ( \vec v = constante), o que implica aceleração nula ( \vec a = \vec 0). Pela segunda lei,
\sum \vec F = m \vec a.
Se \vec a = \vec 0 então \sum \vec F = \vec 0. Portanto movimento retilíneo uniforme ocorre quando a resultante das forças é nula, não quando há uma força constante não nula. Ao aplicar uma força constante não nula (e desprezando outras forças que a cancelem), teremos \sum \vec F \ne \vec 0 e assim \vec a \ne \vec 0: o corpo sofrerá aceleração e não se moverá com velocidade constante. Logo a alternativa D é falsa — ela inverte causa e efeito.

Passo 7

Analisando a alternativa E: “Se um corpo é dotado de aceleração, esta certamente é consequência da ação de uma força, ou de um conjunto de forças de resultante diferente de zero, agindo sobre o corpo.”
Isso é exatamente a segunda lei de Newton em palavras: \sum \vec F = m \vec a. Se \vec a \neq \vec 0 e m>0, então necessariamente \sum \vec F \neq \vec 0. Em outras palavras, na mecânica newtoniana clássica a presença de aceleração indica que há uma resultante de forças atuando sobre o corpo. (Obs.: em contextos relativísticos ou casos exóticos a interpretação muda, mas para a prova de mecânica clássica essa é a formulação correta.)
Conclusão do passo: a alternativa E é verdadeira.

Passo 8

Comparando todas as alternativas e as conclusões anteriores: A é falsa, B é falsa, C é falsa, D é falsa e E é verdadeira. Portanto a alternativa correta é a E.

Resposta

E

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