O que é a terceira lei de Newton?

Você provavelmente sabe que a Terra lhe puxa para baixo. O que você pode não perceber é que você também está puxando a Terra para cima. Por exemplo, se a Terra está puxando você para baixo com uma força gravitacional de 500 N, você também está puxando para cima na terra com uma força gravitacional de 500 N. Este fato notável é consequência da Terceira Lei de Newton.

A Terceira Lei de Newton: Se um objeto A exerce uma força sobre um objeto B, então o objeto B deve exercer uma força de igual magnitude e de sentido oposto sobre o objeto A.

Esta lei representa uma certa simetria na natureza: as forças sempre ocorrem aos pares, e um corpo não pode exercer uma força sobre outro, sem ele mesmo experimentar uma força. Às vezes, vagamente, nos referimos à essa lei como ação-reação, onde a força exercida é a ação e a força experimentada como consequência é a reação.

Podemos ver rapidamente a Terceira Lei de Newton em ação dando uma olhada como pessoas se movem. Considere uma nadadora empurrando o lado da piscina, como ilustrado abaixo.

A nadadora empurra contra a parede da piscina com os pés e acelera em sentido oposto ao seu impulso. A parede exerce uma força igual e oposta de volta sobre o nadador. Você pode pensar que as duas forças iguais e opostas iriam se cancelar, mas elas não fazem isso porque elas atuam em sistemas diferentes. Nesse caso, existem dois sistemas que podemos investigar: a nadadora ou a parede. Se escolhermos a nadadora para ser o sistema de interesse, como na imagem acima, então $F_{\text{parede no pé}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, n, o, space, p, e, with, \', on top, end text, end subscript é uma força externa sobre este sistema e afeta o seu movimento. A nadadora se move na direção do $F_{\text{parede no pé}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, n, o, space, p, e, with, \', on top, end text, end subscript. Em contraste, a força $F_{\text{pé na parede}}$F, start subscript, start text, p, e, with, \', on top, space, n, a, space, p, a, r, e, d, e, end text, end subscript atua na parede e não no nosso sistema de interesse. Assim, $F_{\text{pé na parede}}$F, start subscript, start text, p, e, with, \', on top, space, n, a, space, p, a, r, e, d, e, end text, end subscript não afeta diretamente o movimento do sistema e não cancela $F_{\text{parede no pé}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, n, o, space, p, e, with, \', on top, end text, end subscript. Observe que a nadadora empurra no sentido oposto ao que ela deseja se mover. A reação do empurrão é, portanto, no sentido desejado.

É fácil encontrar outros exemplos da terceira lei de Newton. Conforme uma professora anda na frente da lousa, ela exerce uma força para trás no chão. O chão exerce uma força de reação para frente na professora, o que a faz acelerar para frente.

Da mesma forma, um carro acelera porque o chão empurra as rodas para a frente, em reação às rodas do carro empurrando o chão para trás. Você pode ver evidências das rodas empurrando o chão para trás quando os pneus giram em uma estrada de cascalho e jogam pedras para trás.

Em outro exemplo, os foguetes se movem expelindo para trás gases em alta velocidade. Isso significa que o foguete exerce uma grande força para trás no gás na câmara de combustão do foguete, e o gás portanto exerce uma grande força de reação para frente no foguete. Essa força de reação é chamada de empuxo. É um erro de conceito comum dizer que os foguetes se impulsionam empurrando o solo ou o ar atrás deles. Eles na verdade funcionam melhor no vácuo, onde podem expelir os gases mais facilmente.

Da mesma forma, helicópteros cria elevação empurrando o ar para baixo, sofrendo, assim, uma força de reação para cima. Pássaros e aviões também voam exercendo uma força no ar em sentido oposto de qualquer força que precisam. Por exemplo, as asas de um pássaro forçam o ar para baixo e para trás a fim de obter elevação e movimento para frente e para cima.

Uma pessoa conduz um carro, Carro 1, para a direita enquanto empurra um outro carro, Carro 2, este carregando uma geladeira enorme. A massa total do Carro 2, carro mais geladeira, é três vezes a massa total do Carro 1, carro mais pessoa. Se a pessoa está dirigindo com força suficiente para que os dois carros aceleram para a direita, o que pode ser dito com certeza sobre as magnitudes das forças sobre os carros?

Uma caixa está em repouso sobre uma mesa, como mostrado na imagem abaixo. Várias forças estão listadas na tabela abaixo da imagem.