Física · 9.ª–12.ª classe
O que é a terceira lei de Newton (ação e reação)?
Resposta curta
A terceira lei de Newton diz que, quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce sobre A uma força com o mesmo valor, a mesma direção e sentido oposto. As duas forças formam um par ação-reação e atuam em corpos diferentes, por isso nunca se anulam.
Definição e características
Enunciado
A toda a ação corresponde uma reação com a mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário. As duas forças surgem em simultâneo e são da mesma natureza (ambas gravitacionais, ambas de contacto, ambas elétricas).
Características de um par ação-reação
- Mesmo valor (intensidade) e mesma direção.
- Sentidos opostos.
- Aplicadas em corpos diferentes: uma em A, outra em B.
- Mesma natureza e existem ao mesmo tempo.
- Por atuarem em corpos diferentes, não se somam nem se cancelam na mesma resultante.
Terceira lei de Newton
F(A sobre B) = − F(B sobre A) Em módulo: F(AB) = F(BA)
Valores iguais, efeitos diferentes
Se as forças são iguais, porque é que os efeitos diferem? Porque a aceleração depende da massa (a = F ÷ m). Quando um camião e um carro colidem, a força em cada um é a mesma em valor, mas o carro, mais leve, sofre uma aceleração muito maior.
Atenção ao peso e à normal
Um livro apoiado numa mesa tem o peso (da Terra sobre o livro) e a normal (da mesa sobre o livro). Embora tenham o mesmo valor, não são um par ação-reação: ambas atuam no livro e são de naturezas diferentes. A reação ao peso é a força que o livro exerce sobre a Terra; a reação à normal é a força que o livro exerce sobre a mesa.
Exemplos do quotidiano
- Remar: o remo empurra a água para trás e a água empurra o barco para a frente.
- Andar: o pé empurra o chão para trás e o chão empurra a pessoa para a frente.
- Foguetão: expulsa gases para baixo e os gases empurram-no para cima; não precisa de «apoio» no ar.
- Saltar de um barco pequeno para a margem: o barco recua, porque o pé o empurra para trás.
- Balão a esvaziar: o ar sai num sentido e o balão desloca-se no oposto.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Empurrar uma parede
Enunciado: Uma pessoa empurra uma parede com uma força de 80 N. Que força a parede exerce sobre a pessoa?
Resolução:
- Ação: pessoa sobre parede, 80 N.
- Reação: parede sobre pessoa, mesmo valor e sentido oposto.
Resposta: 80 N, no sentido contrário ao do empurrão. Verificação: pares de forças têm sempre o mesmo valor.
Exemplo 2 — Dois patinadores
Enunciado: Dois patinadores em repouso sobre gelo empurram-se: o patinador A (60 kg) empurra o B (40 kg) com 120 N durante o contacto. Calcule a aceleração de cada um durante o empurrão.
Resolução:
- Reação: B empurra A com 120 N, em sentido oposto.
- a(A) = 120 ÷ 60 = 2 m/s2.
- a(B) = 120 ÷ 40 = 3 m/s2.
Resposta: A acelera 2 m/s2 e B 3 m/s2, em sentidos opostos. Verificação: o mais leve acelera mais; 60 × 2 = 40 × 3 = 120.
Exemplo 3 — Camião e carro
Enunciado: Num choque, o camião de 4 000 kg exerce 20 000 N sobre o carro de 1 000 kg. Qual é a força do carro sobre o camião? E a aceleração de cada um?
Resolução:
- Pela terceira lei, o carro exerce 20 000 N sobre o camião.
- a(carro) = 20 000 ÷ 1 000 = 20 m/s2.
- a(camião) = 20 000 ÷ 4 000 = 5 m/s2.
Resposta: 20 000 N (igual); acelerações de 20 m/s2 (carro) e 5 m/s2 (camião). Verificação: a razão das acelerações é a razão inversa das massas, 4 000 ÷ 1 000 = 4 = 20 ÷ 5.
Exemplo 4 — Nível de exame: pares num bloco apoiado
Enunciado: Um bloco de 4 kg está em repouso numa mesa (g = 10 m/s2). Indique as forças no bloco, as suas reações e os valores.
Resolução:
- Peso do bloco: P = 4 × 10 = 40 N (Terra sobre bloco, para baixo). Reação: bloco sobre a Terra, 40 N, para cima.
- Normal: como o bloco está em repouso, ΣF = 0 e N = 40 N (mesa sobre bloco, para cima). Reação: bloco sobre mesa, 40 N, para baixo.
Resposta: duas forças no bloco (40 N cada) e duas reações (40 N cada) noutros corpos. Verificação: P e N anulam-se porque atuam no mesmo corpo, mas não são par ação-reação.
Erros e confusões frequentes
- Dizer que ação e reação se anulam. Anulam-se forças no mesmo corpo; ação e reação estão em corpos diferentes.
- Tomar o peso e a normal como um par. São duas forças no mesmo corpo, de naturezas diferentes.
- Pensar que a reação surge depois da ação. São simultâneas.
- Achar que o corpo maior exerce mais força. Em módulo as forças são iguais; as acelerações é que diferem.
- Esquecer de indicar sobre que corpo cada força atua ao descrever um par.
Exercícios propostos
1Exercício 1
O peso de uma pessoa de 70 kg é 700 N (g = 10 m/s2). Qual é a reação a esse peso?
Ver solução
A força que a pessoa exerce sobre a Terra: 700 N, para cima.
2Exercício 2
Explique, usando a terceira lei, como um barco avança quando se rema.
Ver solução
O remo empurra a água para trás (ação); a água empurra o remo, e com ele o barco, para a frente (reação), com a mesma intensidade.
3Exercício 3
Dois patinadores, de 50 kg e 75 kg, empurram-se com 150 N. Calcule a aceleração de cada um.
Ver solução
a₁ = 150 ÷ 50 = 3 m/s2; a₂ = 150 ÷ 75 = 2 m/s2, em sentidos opostos.
4Exercício 4
Um livro de 2 kg repousa sobre uma mesa (g = 10 m/s2). Quanto vale a normal? Indique a reação à normal.
Ver solução
ΣF = 0, logo N = P = 2 × 10 = 20 N. A reação à normal é a força do livro sobre a mesa: 20 N, para baixo.
5Exercício 5
Uma mulher de 60 kg, de pé num barco de 140 kg em repouso na água, empurra uma estaca na margem com 120 N. Calcule a aceleração do conjunto mulher-barco na direção do afastamento (ignore a água).
Ver dica
A força da estaca sobre o conjunto é a reação ao empurrão.
Ver solução
A estaca exerce 120 N sobre a mulher/barco, afastando-os. Massa total = 60 + 140 = 200 kg; a = 120 ÷ 200 = 0,6 m/s2.
Perguntas frequentes
Se as forças são iguais e opostas, porque é que algo se move?
Porque atuam em corpos diferentes. Para saber se um corpo acelera, só contam as forças que atuam nele. Ao andar, a força do chão sobre si não é anulada pela que você exerce no chão.
A terceira lei vale quando os corpos estão em movimento?
Sim, em qualquer situação de interação, em repouso ou em movimento, no equilíbrio ou não. Só se exige que a interação seja entre os dois corpos considerados.
Porque é que um foguetão funciona no espaço?
Porque a força que o impulsiona é a reação à expulsão dos gases, e não depende de ar a que se apoiar. O foguetão empurra os gases para trás e os gases empurram-no para a frente.
Como identifico um par ação-reação?
Escreva a frase «A exerce força sobre B» e inverta: «B exerce força sobre A». Têm de ser do mesmo tipo, com o mesmo valor, e em corpos diferentes.
Resumo
- Ação e reação têm o mesmo valor e direção e sentidos opostos.
- Atuam em corpos diferentes, por isso não se anulam.
- São da mesma natureza e simultâneas.
- Peso e normal não são par ação-reação.
- Efeitos diferentes vêm das massas diferentes (a = F ÷ m).
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), secção sobre a terceira lei de Newton.
- O Sistema Internacional de Unidades, do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
Continue a estudar
O que é a segunda lei de Newton?
A segunda lei de Newton diz que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto da sua massa pela sua aceleração: F = m × a. A aceleração tem a direção e o sentido…
4 exemplos5 exercícios com solução✓ Estudado
Exercícios resolvidos de leis de Newton
Para resolver exercícios de leis de Newton, desenhe o diagrama de forças de cada corpo, escolha um sentido positivo e aplique Fres = m × a a cada corpo. Abaixo encontra…
9 exemplos5 exercícios com solução✓ Estudado
O que é uma força?
Força é a interação entre dois corpos capaz de alterar o seu estado de movimento (pô-lo a mover, travá-lo, mudar-lhe a direção) ou de o deformar. É uma grandeza…
4 exemplos5 exercícios com solução✓ Estudado
O que é a primeira lei de Newton (lei da inércia)?
A primeira lei de Newton (lei da inércia) diz que um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme enquanto a força resultante sobre ele for nula. Só…
4 exemplos5 exercícios com solução✓ Estudado