Por que ação e reação não se cancelam?
Ação e reação não se cancelam por um motivo só: elas agem em corpos diferentes. Pra duas forças se anularem, as duas teriam que estar puxando o mesmo corpo, e não é o caso aqui.
Pensa comigo num sistema com dois caras. Se meu sistema é o cara A e o cara B, uma força interna é uma força que o A faz no B ou o B faz no A, entendeu? Uma mora no B, a outra mora no A, nunca no mesmo lugar. Então não tem como uma apagar a outra.
É por isso que o mundo se move mesmo com todas as forças vindo aos pares: se as duas caíssem no mesmo corpo, nada sairia do lugar. Quando você separa quem faz de quem sofre, a contradição some.
Por isso o mundo anda. Se ação e reação caíssem no mesmo corpo, elas se anulariam e nada sairia do lugar. Como cada uma age num corpo diferente, o par empurra o mundo em vez de travá-lo.
Ação e reação ou equilíbrio de forças?
A regra pra não cair na pegadinha cabe numa pergunta: as duas forças agem no mesmo corpo ou em corpos diferentes?
Se agem no mesmo corpo e se equilibram, isso é equilíbrio de forças, e aí sim podem somar a zero. Se uma age num corpo e a outra no outro, é o par ação-reação, e par ação-reação nunca entra na mesma soma. O A empurra o B, o B devolve um empurrão no A. Então apareceu uma força aqui, ó. Uma seta está no B e a outra no A.
Na hora de montar a equação de um corpo, você só põe as forças que agem naquele corpo, a reação, que age no outro, fica de fora. É essa leitura que separa quem acerta de quem soma força errada.
| Critério | Equilíbrio de forças | Par ação-reação (3ª lei) |
|---|---|---|
| Onde as forças agem | No mesmo corpo | Em corpos diferentes |
| Podem se somar? | Sim, dão a resultante do corpo | Não, nunca na mesma soma |
| Exemplo | Livro na mesa: peso e normal, ambos no livro | Eu empurro a parede: minha força na parede, a dela em mim |
| Resultado | Corpo pode ficar em repouso | Cada corpo sente sua força e pode acelerar |
Onde vejo ação e reação no cotidiano?
Ação e reação está em tudo que se move por conta própria, e o padrão é sempre o mesmo: o corpo empurra algo pra um lado e é empurrado pro lado oposto.
O foguete joga gás pra baixo, o gás joga o foguete pra cima. Você pisa no chão pra trás, o chão te empurra pra frente, é assim que a gente anda. O nadador empurra a água pra trás, a água empurra ele pra frente. A arma dispara a bala pra frente e recua pra trás.
E quando dois corpos batem, o par aparece na colisão. Isso na verdade, pessoal, sempre acontece quando você tem uma colisão perfeitamente elástica entre massas iguais, que é exatamente o que acontece no pêndulo de Newton.
Em cada cena, pergunta quem empurra quem, que o par aparece na hora.
Como a 3ª lei se conecta às outras?
As três leis de Newton não são três regras soltas, são a mesma história em três atos, e a 3ª fecha o ciclo.
Define a força
A força é o que tira o corpo do repouso ou do movimento retilíneo. É a inércia entrando em cena.
Mede a força
A resultante é igual a massa vezes aceleração, : o quanto a força muda o movimento.
De onde a força vem
Da interação entre dois corpos, sempre aos pares. É a 3ª lei fechando o ciclo.
Quando você junta a 2ª com a 3ª num sistema fechado, cai direto na conservação da quantidade de movimento. Isso aqui é simplesmente a segunda lei de Newton. E o princípio de conservação vai ser simplesmente a terceira lei de Newton. Ou seja, a razão de a quantidade de movimento do sistema não mudar numa colisão é o par ação-reação agindo por dentro.
Entender isso transforma três fórmulas decoradas numa ferramenta só.
As três Leis de Newton em um só guia A 1ª lei por dentro: a lei da inérciaComo a 3ª lei resolve blocos e polias?
Em sistema de blocos, a 3ª lei deixa de ser frase e vira a chave da conta: a força que um bloco faz no outro é igual e contrária à que ele recebe de volta, e é essa força de contato, ou a tração no fio, que costura as equações dos corpos.
Imagina três cilindros idênticos, encostados, empurrados por uma força só de um lado. Num certo experimento, três cilindros idênticos, não é parecido não, é idêntico, encontram-se em contato pleno entre si, apoiando-se sobre a mesa. Se você olha o conjunto todo, a resultante das forças horizontais é igual a massa vezes a aceleração horizontal. Todos os três cilindros vão ter a mesma aceleração.
Trata os três cilindros como um bloco de massa : a resultante dá a aceleração comum . Depois, corpo a corpo, o par ação-reação revela a força de contato entre vizinhos.
Aí, corpo por corpo, a força que um faz no vizinho, o par ação-reação, é a incógnita que você isola. Sem a 3ª lei, o sistema não fecha.
Segunda lei de Newton: força e aceleraçãoQuestões de ENEM e vestibular resolvidas
Teoria sem questão resolvida não prepara ninguém, então aqui o raciocínio vira conta numa prova de verdade. Na questão 4 do ITA 2013, três cilindros idênticos são empurrados juntos, e o pulo do gato é enxergar o conjunto e cada peça ao mesmo tempo. Se esse menino fecha o olho, para ele não faz diferença, ele não sabe se são três cilindros de massa M ou se é uma única massa 3M.
O caminho é esse:
Três cilindros idênticos, de massa cada, encostados sobre a mesa, são empurrados por uma força horizontal aplicada de um dos lados. Qual a força de contato que um cilindro faz no vizinho?
- Trata o bloco todo como : a resultante horizontal dá a aceleração do conjunto, . Os três cilindros têm a mesma aceleração.
- Volta corpo a corpo: isola cada cilindro e usa o par ação-reação nos contatos pra achar a força que cada um faz no vizinho.
- Fecha as equações de cada peça com essa aceleração comum, e a força de contato aparece como a incógnita isolada.
O mesmo método vale pra colisão. Esse bloquinho azul está se aproximando do vermelho com uma velocidade de 3 metros por segundo, enquanto o vermelho está inicialmente parado, e a conservação da quantidade de movimento, que é a 3ª lei, resolve o resto.
Como montar o diagrama de forças do par?
O diagrama de forças é onde o par ação-reação para de confundir, e a regra de ouro é uma: uma força por corpo, cada corpo no seu desenho.
Vamos separar esses três triângulos, vamos de fato colocar as forças que atuam em cada um deles. Isolou o corpo, desenha só o que age nele; a reação, que age no vizinho, você desenha no diagrama do vizinho. Assim o par nunca aparece no mesmo desenho, e some a tentação de somar as duas.
Numa colisão é a mesma lógica: se o azul empurra o verde para frente, o verde devolve essa empurrão no azul para trás. Uma seta em cada corpo, sentidos opostos.
Quando o diagrama fica certo, a conta praticamente se resolve sozinha.
Checagem rápida do desenho. Achou as duas forças do par no mesmo diagrama? Então algo saiu do lugar: cada seta pertence a um corpo, e o par mora em desenhos separados.
Perguntas frequentes sobre a terceira lei de Newton
Por que as forças de ação e reação não se anulam?
Não se anulam porque as duas agem em corpos diferentes. Pra duas forças se cancelarem, elas teriam que estar puxando o mesmo corpo, e no par ação-reação uma age num corpo e a outra no outro. Por isso o mundo se move mesmo com todas as forças vindo aos pares. Ver por que o par não se cancela.
Ação e reação agem no mesmo corpo?
Nunca. A ação age num corpo e a reação, no outro. Se você vê duas forças no mesmo corpo, isso é equilíbrio de forças, não o par da 3ª lei, e é justamente aí que mora a pegadinha de prova. Ver equilíbrio de forças e o par.
Qual a diferença entre a 2ª e a 3ª Lei de Newton?
A 2ª lei mede a força num corpo, com a resultante igual a massa vezes aceleração. A 3ª diz de onde a força vem: da interação entre dois corpos, sempre aos pares. Juntas, num sistema fechado, elas dão a conservação da quantidade de movimento. Ver como a 3ª lei se conecta às outras.
Como identificar o par ação-reação numa questão?
Pergunta quem faz a força em quem. Se A empurra B, a reação é B empurrando A, uma em cada corpo. Na hora de montar a equação de um corpo, só entram as forças que agem nele; a reação, que age no outro, fica no diagrama do outro. Ver como montar o diagrama do par.
A terceira lei de Newton cai no ENEM?
Cai, e com frequência. Costuma aparecer disfarçada em situações do cotidiano, propulsão, atrito ao caminhar, colisões, em que você precisa reconhecer o par ação-reação. Dominar o conceito vale mais que decorar o enunciado. Ver a ação e reação no cotidiano.