Definição da terceira lei do movimento de Newton

A Terceira Lei do Movimento de Newton diz que se um corpo A exerce uma força no corpo B, então o corpo B exerce uma força de igual magnitude, na direção oposta, no corpo A.

Muitas vezes, uma dessas forças é chamada "açao" e o outro "reação". Usando esses dois termos, outra maneira que as pessoas usam para declarar a terceira lei do movimento de Newton é dizer: Para cada ação, há uma reação igual e oposta. No entanto, prefiro um pouco a afirmação que dei anteriormente porque também especifica que a ação e a reação atuam em dois corpos diferentes.

As duas forças mencionadas aqui são chamadas de Pares da terceira lei de Newton (ou um par ação-reação) Os pares da terceira lei de Newton têm as seguintes propriedades:

1. Eles são do mesmo tipo
2. Eles têm a mesma magnitude
3. Eles agem em direções opostas
4. Eles agem na mesma linha
5. Eles agem pela mesma duração
6. Eles agem em dois corpos separados

Por exemplo, se uma pessoa empurra uma parede, a parede exerce uma força de igual magnitude na direção oposta de volta sobre a pessoa. O empurrão da pessoa na parede é uma força de contato, e o empurrão da parede na pessoa também é uma força de contato.

Diagramas de corpo livre e a terceira lei do movimento de Newton

Antes de ler esta seção, certifique-se de estar familiarizado com os diferentes tipos de forças que surgem quando fazemos esses cálculos.

Para ilustrar as forças que agem sobre os corpos, muitas vezes desenhamos diagramas de corpo livre. Nesses diagramas, desenhamos separadamente cada corpo envolvido em uma determinada situação, mostrando apenas as forças que atuam sobre aquele corpo. Por exemplo, vamos imaginar uma maçã repousando sobre uma mesa.

O diagrama de corpo livre para a maçã e a mesa seria o seguinte:

No diagrama acima, você pode identificar um terceiro par de lei de Newton. A maçã empurra para baixo na mesa (

), e a mesa empurra a maçã (

).

A maçã está em repouso, então as forças sobre a maçã estão equilibradas (de acordo com a primeira lei de Newton). Dessa forma, o impulso para cima na maçã pela mesa (

) é equilibrado pela atração para baixo da maçã pela Terra (devido à gravidade) (

) É importante notar que essas duas forças são não Pares da terceira lei de Newton. Um é gravitacional, o outro é uma força de reação normal. O peso da maçã vem da Terra puxando a maçã para baixo com uma força gravitacional. Então, a maçã puxa a Terra para cima com uma força gravitacional de igual magnitude. Esta é a força que formaria o terceiro par de lei com o peso da maçã. Esta força atua na Terra e esta força não é mostrada no diagrama.

Portanto, qualquer objeto com peso também está puxando a Terra para cima com uma força igual a esse peso. Claro, nunca vemos a Terra correndo para encontrar o objeto. Isso ocorre porque, de acordo com

,

. Para uma atração para cima na Terra que tem uma magnitude do peso de um objeto típico, a aceleração da Terra é extremamente pequena porque a Terra tem uma massa muito grande.

Exemplo da terceira lei do movimento de Newton

Uma maçã com massa de 0,13 kg está caindo. Encontre o peso da maçã e o terceiro par da lei de Newton do peso da maçã. Indique em qual corpo esta segunda força atua e encontre a aceleração deste objeto.

Em primeiro lugar, o peso da maçã é

. O terceiro par de leis de Newton é a maçã puxando a Terra para cima. Isso também tem a mesma magnitude de 1,28 N. A Terra tem uma massa de 5,97 × 10²⁴ kg. A aceleração da Terra devido a esta força é

em^-2, que é desprezivelmente pequeno.

Fazemos uso da terceira lei do movimento de Newton quando vendemos um barco. Com a raquete, empurramos a água para trás e, de acordo com a terceira lei do movimento de Newton, a água empurra a raquete para a frente. Como o remo está preso ao barco, o barco também avança com o remo. Da mesma forma, um foguete também pode ser lançado graças à terceira lei do movimento de Newton. O foguete ejeta uma massa de ar como exaustão para baixo, e o ar impulsiona o foguete para cima, por sua vez.

Um bom exemplo que ilustra uma falha em entender a terceira lei do movimento de Newton é o conceito de um carro em movimento perpétuo movido por um par de ímãs, muitas vezes compartilhados em sites de corrico na Internet. A ideia é ilustrada abaixo:

De acordo com essa ideia, o ímã preso ao capô do carro será sempre puxado para a frente pelo ímã colocado na frente dele. Como a atração continua indefinidamente, o carro aceleraria para sempre.

Essa ideia ingênua não funciona porque, de acordo com a terceira lei do movimento de Newton, o ímã no capô do carro atrairá o ímã na frente dele com uma força igual e oposta (à esquerda, neste diagrama). Como esse ímã também está preso ao carro pelo poste, essa força faria com que o carro se movesse para trás. No final, as duas forças se cancelariam completamente (eles são os pares da terceira lei de Newton, então vocês têm as mesmas magnitudes e direções opostas), e o carro permanecerá parado.