O princípio da ação e da reação explica o fato de que:
A)algumas pessoas conseguem tirar a toalha de uma mesa puxando-a rapidamente,de modo que os objetos que estavam sobre a toalha permaneçam em seus lugares sobre a mesa.
B)um corpo,ao ser lançado verticalmente para cima,atinge o ponto mais alto da trajetória e volta ao ponto de lançamento.
C)quando atiramos uma pedra em qualquer direção no espaço,se nenhuma força atuar nela,a pedra seguirá seu movimento sempre com a mesma velocidade e na mesma direção.
D)a força de atração do Sol sobre a Terra é igual,em módulo,à força de atração da Terra sobre o Sol.
A)algumas pessoas conseguem tirar a toalha de uma mesa puxando-a rapidamente,de modo que os objetos que estavam sobre a toalha permaneçam em seus lugares sobre a mesa.
B)um corpo,ao ser lançado verticalmente para cima,atinge o ponto mais alto da trajetória e volta ao ponto de lançamento.
C)quando atiramos uma pedra em qualquer direção no espaço,se nenhuma força atuar nela,a pedra seguirá seu movimento sempre com a mesma velocidade e na mesma direção.
D)a força de atração do Sol sobre a Terra é igual,em módulo,à força de atração da Terra sobre o Sol.
Passo 1
O enunciado pede escolher qual alternativa explica um fato usando o princípio da ação e reação. As alternativas são:
A) Algumas pessoas conseguem tirar a toalha de uma mesa puxando-a rapidamente, de modo que os objetos que estavam sobre a toalha permaneçam em seus lugares sobre a mesa.
B) Um corpo, ao ser lançado verticalmente para cima, atinge o ponto mais alto da trajetória e volta ao ponto de lançamento.
C) Quando atiramos uma pedra em qualquer direção no espaço, se nenhuma força atuar nela, a pedra seguirá seu movimento sempre com a mesma velocidade e na mesma direção.
D) A força de atração do Sol sobre a Terra é igual, em módulo, à força de atração da Terra sobre o Sol.
Passo 2
Vamos entender claramente o que é o “princípio da ação e reação”. Em linguagem prática:
- O princípio diz que forças sempre ocorrem aos pares: se um corpo 1 exerce uma força sobre um corpo 2, então o corpo 2 exerce sobre o corpo 1 uma força igual em módulo, mesma linha de ação, mas em sentido oposto.
Expressando isso com símbolos, escrevemos:
onde
é a força que o corpo 1 aplica no corpo 2, e
é a força que o corpo 2 aplica no corpo 1. Essa é a formulação vetorial da terceira lei de Newton (princípio da ação e reação).
Vou usar esse conceito para avaliar cada alternativa, verificando se o fato descrito é diretamente explicado por essa relação de pares de forças.
Passo 3
Analisando a alternativa A (toalha puxada rapidamente):
- O truque da toalha funciona basicamente por inércia dos objetos e por forças de atrito entre toalha e objetos. A ideia é puxar a toalha com rapidez suficiente para que o atrito horizontal aplicado à base do objeto seja pequeno (impulso/fricção curto) e não desplace o objeto significativamente durante o puxão: a massa do objeto tende a manter sua velocidade (inércia).
- Embora forças de contato entre toalha e objeto existam (e, portanto, pares ação–reação existam), o fato essencial que permite os objetos permanecerem quase parados é a pequena duração do contato e a inércia, não a igualdade de forças de ação e reação. A lei ação–reação apenas afirma que a toalha empurra o objeto e o objeto empurra a toalha com forças opostas; isso não explica por que o objeto quase não se move.
- Conclusão: o fenômeno descrito em A é explicado principalmente pela inércia (primeira lei) e pelo caráter do atrito/impulso, não pelo princípio da ação e reação.
Passo 4
Analisando a alternativa B (lançamento vertical e retorno ao ponto de lançamento):
- O fato de um corpo lançado verticalmente subir até uma altura máxima e depois voltar é explicado pela presença de uma força resultante para baixo (por exemplo, a gravidade perto da superfície) que produz aceleração negativa no sentido do movimento, fazendo a velocidade subir a zero e inverter.
- A ação e reação (par de forças entre Terra e corpo) existe, claro, mas o retorno ao ponto de lançamento é explicado pela dinâmica (segunda lei de Newton: força resulta em aceleração que muda a velocidade) e pelas condições do movimento (velocidade inicial vertical, aceleração constante para baixo). A terceira lei apenas garante que a Terra sente uma força igual e oposta, mas isso não é a razão direta do corpo parar e voltar.
- Conclusão: B é explicado por aceleração/deceleração devido à força gravitacional (segunda lei), não de maneira direta pelo princípio da ação e reação.
Passo 5
Analisando a alternativa C (movimento retilíneo uniforme no espaço sem forças):
- Isso é exatamente a enunciação da primeira lei de Newton (lei da inércia): se nenhuma força resultante atua, a velocidade permanece constante em magnitude e direção.
- O princípio da ação e reação trata de pares de forças quando existem interações; ele não é a razão para a conservação da velocidade quando não há forças.
- Conclusão: C corresponde à primeira lei (inércia), não à terceira lei (ação–reação).
Passo 6
Analisando a alternativa D (força do Sol sobre a Terra igual, em módulo, à força da Terra sobre o Sol):
- A lei da gravitação universal dá a expressão da força gravitacional entre dois corpos de massas
(Sol) e (Terra) separados por distância :
onde
é o versor que aponta de um corpo para o outro e
é a constante gravitacional.
- Pelo princípio da ação e reação temos que a força que a Terra exerce sobre o Sol é exatamente o par oposto:
- Em particular, isso implica que os módulos são iguais:
- Portanto, a igualdade em módulo das forças de atração é uma consequência direta e típica do princípio da ação e reação aplicado à interação gravitacional entre Sol e Terra.
Passo 7
Conclusão final: entre as alternativas, a que é corretamente explicada pelo princípio da ação e reação é a alternativa D, porque ela afirma precisamente que as forças entre dois corpos que se atraem gravitacionalmente têm a mesma magnitude e sentidos opostos, que é o conteúdo da terceira lei de Newton.
Resposta
D