Responda detalhadamente as questões a seguir.
Defina a terceira lei de Newton.
Defina a terceira lei de Newton.
Passo 1
O enunciado pede uma definição da terceira lei de Newton. Não há outros dados numéricos ou imagens fornecidos — é uma questão conceitual: definir claramente a lei e entender como aplicá‑la.
Passo 2
Enunciado verbal simples e direto: a terceira lei de Newton diz que sempre que um corpo
exerce uma força sobre um corpo
, o corpo
exerce simultaneamente sobre
uma força de mesma intensidade e direção oposta. Em linguagem coloquial: “ação e reação são iguais e opostas”.
Passo 3
Fórmula matemática e explicação das letras. A maneira compacta de escrever a lei em notação vetorial é
Aqui:
-
é a força que o corpo exerce sobre o corpo . -
é a força que o corpo exerce sobre o corpo . - O sinal menos significa que os vetores têm a mesma magnitude (módulo) e direções opostas.
Explanação: são vetores, então a lei diz igualdade de vetores (mesma linha de ação, mesmo módulo, sentidos opostos). Não é que a força some a zero sobre um mesmo corpo — cada uma atua em um corpo diferente.
Passo 4
Coisas importantes que a definição implica (passo a passo do raciocínio):
- As forças agem em pares: sempre existe um par
. - As forças do par atuam em corpos distintos. Por isso, numa análise de corpo isolado (diagrama de forças em um corpo) as duas forças do par não se cancelam entre si.
- As forças aparecem ao mesmo tempo (simultaneamente) no ato da interação — não existe “primeiro uma, depois a outra”.
Passo 5
Relação com conservação do momento linear (motivo prático por que a lei é útil). Considere dois corpos
e
sem forças externas relevantes. Pela segunda lei de Newton:
Somando as duas equações e usando a terceira lei
obtemos
ou seja, o momento linear total
é constante — conservação do momento para um sistema isolado. Esse é um resultado prático frequentemente usado em exercícios.
Passo 6
Exemplo numérico simples (empurra entre dois patinadores) para fixar a ideia:
- Patinador A:
. Patinador B: . - Eles se empurram mutuamente e, pelo impulso, A adquire
e B adquire .
Se o impulso que A aplica em B é(unidade N·s), então:
Por exemplo, se
, então
ou seja, velocidades em sentidos opostos e magnitudes diferentes porque as massas são diferentes — mas o impulso (e a força integrada no tempo) foi o mesmo em magnitude e oposto em direção, conforme a terceira lei.
Passo 7
Outro exemplo clássico e muito útil em provas (dois blocos em contato): bloco
é puxado por uma força externa
e empurra o bloco
. Para encontrar aceleração e força de contato:
- Trate os dois blocos como um sistema: aceleração comum
. - Faça o diagrama de corpo livre de
: a única força horizontal sobre é a força de contato . Pela segunda lei, . - Pela terceira lei, a força que
exerce em é .
Isso mostra como usar a terceira lei em conjunto com a segunda para resolver exercícios práticos.
Passo 8
Erros e limites comuns (pra ficar esperto na prova):
- Erro comum: tentar cancelar pares de ação e reação no diagrama de forças de um único corpo — não dá, pois elas agem em corpos diferentes.
- A terceira lei vale para interações mecânicas usuais (contato, gravitação clássica, forças elétricas estáticas, etc.). Em campos eletromagnéticos dinâmicos, a conta completa exige incluir o momento do campo; se isso for feito, a lei efetivamente se mantém no sentido da conservação total do momento (corpos + campo). Em relatividade e situações mais avançadas há cuidados adicionais, mas para a maioria das questões de graduação a versão vetorial
é suficiente. - A lei não implica que corpos com massas diferentes sofram a mesma aceleração; as forças são iguais, mas
dá acelerações diferentes se for diferente.
Passo 9
Como proceder numa questão da prova (checklist rápido):
- Identificar quais corpos interagem.
- Desenhar diagramas de corpo livre separados para cada corpo.
- Marcar, em cada diagrama, as forças de ação e reação nos seus respectivos corpos (elas aparecem em pares com mesma intensidade e sentidos opostos).
- Aplicar a segunda lei em cada corpo e, quando conveniente, usar a igualdade das forças do par para relacionar equações ou eliminar incógnitas.
- Se o sistema for isolado, usar diretamente conservação do momento para economizar cálculo.
Resposta
Para cada força que um corpo
exerce sobre um corpo
existe, simultaneamente, uma força exercida por
sobre
de mesma intensidade e direção oposta; em notação vetorial
.