A força peso é um exemplo para a aplicação da terceira Lei de Newton? Em caso afirmativo, justifique o porquê dessa força não está inclusa na afirmação sobre forças internas, de que as mesmas se cancelam mutuamente. (Seção 5.2, p.149, Forças Internas)

Passo 1

O enunciado pergunta se a força peso é um exemplo de aplicação da terceira lei de Newton e, em caso afirmativo, por que ela não entra na afirmação de que “as forças internas de um sistema se cancelam mutuamente”. O conteúdo aqui é a terceira lei de Newton (ação e reação) e a distinção entre forças internas e externas a um sistema.

Passo 2

A terceira lei de Newton diz que, para toda força que um corpo A exerce sobre um corpo B, existe uma força de mesma intensidade e sentido oposto que B exerce sobre A. No caso da força peso, o corpo A é a Terra (massa M_E) e o corpo B é o objeto (massa m). A Terra atrai o objeto com a chamada força peso
\vec W = - G\,\frac{M_E\,m}{r^2}\,\hat r
e, simultaneamente, o objeto atrai a Terra com
\vec F_{\text{obj}\to E} = -\vec W = + G\,\frac{M_E\,m}{r^2}\,\hat r.
Esses dois vetores formam um par ação–reação.

Passo 3

Portanto, sim: a força peso é um exemplo clássico da terceira lei de Newton, pois existe sempre a força Terra \toobjeto e a força objeto \toTerra, iguais em módulo e opostas em direção.

Passo 4

A afirmação “as forças internas de um sistema se cancelam mutuamente” vale apenas para forças cujos dois pontos de aplicação pertencem ao mesmo sistema. Se consideramos como sistema apenas o objeto de massa m, então a força que a Terra exerce sobre ele ( \vec W) tem a Terra fora do sistema e, portanto, é uma força externa. O par reação ( \vec F_{\text{obj}\to E}) atua na Terra, também fora do sistema objeto, logo não há cancelamento dentro do sistema objeto. Só se incluirmos a Terra e o objeto num único sistema é que \vec W e \vec F_{\text{obj}\to E} seriam forças internas e se cancelariam na soma vetorial sobre esse sistema “Terr a+objeto”.

Resposta

Sim. A força peso e a força que o objeto exerce na Terra formam um par ação–reação da terceira lei de Newton. Ela não entra na regra de cancelamento de forças internas quando o sistema considerado é apenas o objeto, pois aí a Terra está fora do sistema e a força peso é externa a esse sistema.

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