Analisando as Leis de Newton, pode-se afirmar? Assinale o item correto.
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.
A.
B.
C.
D.
E.
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.
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:
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:
onde
é a soma vetorial das forças aplicadas,
é a massa (assumimos
) e
é a aceleração.
Terceira lei: forças vêm em pares ação–reação; se o corpo 1 exerce sobre o corpo 2, então o corpo 2 exerce
sobre o corpo 1. Importante: as duas forças atuam em corpos diferentes.
Terceira lei: forças vêm em pares ação–reação; se o corpo 1 exerce
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
é a reação ao peso .
Explicando com detalhes: o peso
é a força gravitacional que a Terra exerce sobre o objeto; em notação, a Terra exerce
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
, e essa força age sobre a Terra (não sobre o objeto). Já a força normal
é uma força de contato que a superfície (chão, mesa) aplica sobre o objeto, apontando para cima. Note que
e
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
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
e raio
, sua aceleração aponta para o centro com módulo
. 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:
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
para recuperar a forma
. 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 (
constante), o que implica aceleração nula (
). Pela segunda lei,
Se
então
. 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
e assim
: 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:
. Se
e
, então necessariamente
. 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