Unidade 03: eu tenho a força!

Seção 08: a terceira lei do movimento de Newton ou lei da Ação e Reação



a Física, o conceito de força evolui da ideia de esforço muscular. Quando empurramos (ou puxamos) um objeto qualquer estamos aplicamos sobre ele uma força. O resultado da aplicação da força é a alteração da velocidade do objeto sobre o qual ela age.

Você deve se lembrar, meu amigo, que estivemos discutindo esse assunto na seção 1 dessa unidade. Naquela oportunidade foi dito que até o final da Idade Média, os estudiosos usavam a Física de Aristóteles para explicar o movimento dos corpos.

Segundo Aristóteles, quando empurramos ou puxamos um objeto, imprimimos nele ou damos a ele uma nova "qualidade" chamada pelos estudiosos da época de Ímpetus. Esse Ímpetus dá ao objeto a capacidade de se movimentar. Assim, nessa teoria:

uma força age sozinha, isto é, ela é uma ação unilateral de um corpo sobre o outro corpo.

Essa maneira de pensar sobre a modo de agir de uma força não é aceito pela nova mecânica de Newton e Galileu. No entanto, ela sobrevive ainda hoje na maneira de pensar de algunas pessoas.

- Como assim, professor?

- Eu explico. Certos alunos pensam assim: quando empurramos, por exemplo, o sofá da sala damos a ele "alguma coisa", isto é, uma certa quantidade de Ímpetus que faz com que o sofá se mova. Durante o movimento o sofá vai gastando o seu Ímpetus e, quando ele acaba, volta ao repouso.

Dito de outra forma:

Empurramos o sofá   →   →   damos a ele uma certa quantidade de Ímpetus.
Ao se mover o sofá "gasta" o Ímpetus   →   →   quando o Ímpetus acaba, o sofá cessa o movimento.

O trabalho de físicos como Galileu Galilei e Isaac Newton deram à Física uma teoria que oferece uma explicação completamente diferente para esse processo.



Na Física de Newton o conceito de força muda de uma ação unilateral de um corpo sobre outro com a transmissão de um Ímpetus para uma simples ação mútua entre dois corpos.

Segundo a nova teoria:

"a força é sempre uma Interação entre dois corpos, em outras palavras, as forças sempre agem aos pares."
"o resultado da ação do par de forças é sempre a alteração das velocidades dos corpos sobre os quais elas atuam."

Assim, segundo Newton, quando você empurra o sofá da sala o que ocorre é uma ação mútua entre você e o sofá. Essa ação altera ao mesmo tempo o movimento dos dois corpos. O resultado final é a mudança do movimento do sofá, pois ele estava parado e agora se move. O seu movimento também se altera, pois você se move para frente com uma velocidade menor do que aquela que teria se não tivesse empurrado o sofá.

Dito de outra forma:

Você empurra o sofá para a direita   →   →   a velocidade do sofá é alterada.
Ao mesmo tempo, o sofá empurra você para a esquerda   →   →   sua velocidade é alterada.

- Observe com cuidado o choque das duas esferas verdes na animação abaixo.


- Você deve entender, meu amigo, que não existe transmissão de um Ímpetus, ou qualquer outra coisa, de uma esfera para o outra durante o choque. O que existe é uma ação mútua entre elas.

Quando as duas esferas se chocam o que ocorre é o aparecimento, ao mesmo tempo, de duas forças de mesmo módulo, mesma direção e de sentidos opostos. Cada força aplicada numa esfera diferente.

Essas duas forças alteram, ao mesmo tempo, o movimento das duas esferas. Após o choque elas têm o sentido e o módulo das suas velocidades alterados.

A Terceira Lei de Newton ou Lei da Ação e Reação

Newton sintetizou esses pensamentos na sua terceira Lei do Movimento:

"Se um corpo exerce uma força sobre outro então o segundo exerce ao mesmo tempo sobre o primeiro uma força de igual intensidade, mesma direção e sentido oposto."

Para bem entender o enunciado da terceira lei destacamos alguns aspectos desse processo:

  1. É costume chamar essas forças de Ação e Reação. Evidentemente você é livre para escolher qual dos corpos aplica a força de ação. Feito isto, o outro aplicará a força de reação;
  2. O par de forças de ação-reação é sempre aplicado em corpos diferentes e ao mesmo tempo;
  3. O par de forças de ação-reação é sempre do mesmo tipo (campo/campo ou contato/contato) e agem durante o mesmo intervalo de tempo;
  4. Forças são grandezas vetoriais. Isto envolve três aspectos: a intensidade das forças (módulo), a direção e o sentido. No caso da terceira lei a intensidade e a direção da Ação e da Reação são sempre iguais, mas o sentido das forças são sempre opostos;
  5. Quando os corpos têm massas diferentes as forças de Ação e de Reação continuam tendo intensidades iguais, pois elas dependem do produto das massas dos dois corpos e não das massas individuais de cada um;
  6. Claro, alguma coisa muda quando as massas dos corpos são diferentes. O que muda é o tamanho da variação da velocidade, ou seja da aceleração que cada um dos corpos ganha. O corpo de massa maior terá uma variação menor da sua velocidade, isto é, terá uma aceleração menor.

Antes de continuarmos, leia este:

Aviso importante:

Como todas as teorias científicas, as Leis de Newton têm limitações. Assim:

1 - As forças de contato obedecem plenamente a terceira lei. O mesmo não acontece com as forças de campo;

2 - Com força Magnética, por exemplo, as direções do par ação-reação são diferentes. No caso da força Peso as forças do par de ação-reação não agem ao mesmo tempo.



Neste ponto encerramos a apresentação dos conteúdos da unidade 3 do fascículo 1 do nosso curso de Física. Faça agora os exercícios da unidade 3 que estão na próxima página.

Você deve ter percebido que deixamos incompleto o nosso "passo a passo para resolver problemas de mecânica ", pois ainda não estudamos a segunda lei de Newton. Isto será feito no Fascículo 2.

Se sentir necessidade consulte o resumo desta aula clicando no botão abaixo.



Resumo das principais ideias desta seção

  1. Segundo a Física de Aristóteles, quando uma força age sobre um corpo dá a ele um Ímpetus que possibilita ao corpo alterar sua velocidade;
  2. Segundo essa teoria:
    uma força age sozinha, isto é, ela é uma ação unilateral de um corpo sobre o outro corpo.
  3. Na nova teoria proposta por Newton e Galileu quando dois corpos se chocam existe apenas uma ação mútua entre eles;
  4. Segundo a Física de Newton:
    "a força é sempre uma Interação entre dois corpos, em outras palavras, as forças sempre agem aos pares."
    "o resultado da ação do par de forças é sempre a alteração das velocidades dos corpos sobre os quais elas atuam."
  5. Newton sintetizou esses pensamentos na sua terceira Lei do Movimento:
    "Se um corpo exerce uma força sobre outro então o segundo exerce ao mesmo tempo sobre o primeiro uma força de igual intensidade, mesma direção e sentido oposto."
  6. Para bem entender o enunciado da terceira lei destacamos alguns aspectos desse processo:
    1. É costume chamar essas forças de Ação e Reação. Evidentemente você é livre para escolher qual dos corpos aplica a força de ação. Feito isto, o outro aplicará a força de reação;
    2. O par de forças de ação-reação é sempre aplicado em corpos diferentes e ao mesmo tempo;
    3. O par de forças de ação-reação é sempre do mesmo tipo (campo/campo ou contato/contato) e agem durante o mesmo intervalo de tempo;
    4. Forças são grandezas vetoriais. Isto envolve três aspectos: a intensidade das forças (módulo), a direção e o sentido. No caso da terceira lei a intensidade e a direção da Ação e da Reação são sempre iguais, mas o sentido das forças são sempre opostos;
    5. Quando os corpos têm massas diferentes as forças de Ação e de Reação continuam tendo intensidades iguais, pois elas dependem do produto das massas dos dois corpos e não das massas individuais de cada um;
    6. Claro, alguma coisa muda quando as massas dos corpos são diferentes. O que muda é o tamanho da variação da velocidade, ou seja da aceleração que cada um dos corpos ganha. O corpo de massa maior terá uma variação menor da sua velocidade, isto é, terá uma aceleração menor.


Material Complementar


   
   
   
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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Regra de sinais para as operações matemáticas