Exercícios Resolvidos de Terceira Lei de Newton

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Enunciado

(Cap 4 – Ex 24) Você está sentado em sua cadeira de escritório, com rodinhas, em frente à sua escrivaninha. Considere desprezíveis as forças de atrito entre a cadeira e o chão. No entanto, as forças de atrito entre a cadeira e a escrivaninha são desprezíveis. Quando sentado em repouso, você resolve buscar mais uma xícara de café. Você empurra horizontalmente a escrivaninha e a cadeira rola para trás.

(a) Desenhe o seu próprio diagrama de corpo livre enquanto empurra, indicando claramente qual é a força responsável por sua aceleração.

(b) Qual é a reação à força que provoca sua aceleração?

(c) Desenhe o diagrama de corpo livre da escrivaninha e explique por que ela não acelera. Isto viola a terceira lei de Newton? Explique.

Passo 1

Faala, meu povo! Tudo bem com vocês? Partiu resolver mais um exercício?

Quando estudamos as Leis de Newton precisamos sempre nos lembrar que estaremos falando sobre Forças. E quando recebemos um exercício que nos propõe um Diagrama de Corpo Livre, como no caso do item a, precisamos ter a mente bem aberta para visualizarmos com clareza quais são as possíveis forças que estarão presentes no sistema.

Para ajudar a entendermos as forças atuantes no nosso Diagrama de Corpo Livre, usaremos a seguinte imagem:

Mas... O que significa cada sigla?

F g = Força gravitacional exercida pela Terra. A ação gravitacional é responsável por não estarmos flutuando. Ela sempre estará presente nos exercícios que tratam o nosso cotidiano.

F n = Força normal exercida pelo chão. Como há a Força gravitacional nos empurrando contra o chão, o chão também exerce uma Força de igual intensidade sobre a cadeira, porém com sentido contrário.

F m e s a = Força exercida pela mesa. Quando a pessoa empurra com suas mãos contra a mesa, a mesa empurra de volta as suas mãos com uma força de igual magnitude, mas na direção oposta. Como a mesa é pesada e não se movimenta, esta força é que acelera a pessoa para trás.

Passo 2

O item (b) nos pergunta qual é a reação à força que provoca sua aceleração.

Como já foi discutido no item anterior, a força de reação que provoca essa aceleração é a força que a pessoa exerce sobre a mesa.

Passo 3

Para o item (c) temos que o Diagrama de Corpo Livre da escrivaninha é dado pela seguinte figura:

F g = Força gravitacional. Mesma condição do item a (se não houvesse, estaríamos flutuando).

F n = Força normal. Força de igual intensidade, mas com sentido contrário à F g .

F c = Força provocada pelo chão.

F p = Força provocada pela pessoa.

Quando a pessoa empurrou a mesa, ela não aplicou força suficiente para superar o atrito entre a mesa e o chão. As forças aplicadas sobre a mesa se cancelam vetorialmente, por isso a mesa não acelera.

A Terceira lei de Newton ainda é respeitada, só temos que a força resultante sobre a mesa é nula, e por isso ela não acelera.

É importante salientar que, as forças representadas no diagrama, apesar de terem igual magnitude e sentidos opostos, não são pares da terceira lei de Newton.

Ah, como a Física é linda!

Para essa questão é isso pessoal! Bora resolver mais uma?

Resposta

a) F m e s a = Força exercida pela mesa. Quando a pessoa empurra com suas mãos contra a mesa, a mesa empurra de volta as suas mãos com uma força de igual magnitude, mas na direção oposta. Como a mesa é pesada e não se movimenta, esta força é que acelera a pessoa para trás.

b) Como já foi discutido no item anterior, a força de reação que provoca essa aceleração é a força que a pessoa exerce sobre a mesa.

c) Quando a pessoa empurrou a mesa, ela não aplicou força suficiente para superar o atrito entre a mesa e o chão. As forças aplicadas sobre a mesa se cancelam vetorialmente, por isso a mesa não acelera.

A Terceira lei de Newton ainda é respeitada, só temos que a força resultante sobre a mesa é nula, e por isso ela não acelera.

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