A terceira lei de Newton (ou princípio de ação e reação) é a última das três leis fundamentais da dinâmica que Sir desenvolveu. Isaac Newton juntamente com a lei da inércia (1a) e a lei fundamental da dinâmica (2a). Essas leis explicam grande parte dos aspectos relacionados ao movimento dos corpos.
A terceira lei de Newton afirma que:
“Toda ação é sempre oposta por uma reação de igual valor, ou as ações mútuas de dois corpos entre si são sempre dirigidas à parte oposta.”
Explicação da lei de ação e reação
Ou seja, se uma força for exercida sobre um corpo a, o corpo a responderá com outra força de reação de igual magnitude e direção oposta.
Os dois primeiros princípios de Newton (a lei da inércia e a lei fundamental da dinâmica) referem-se a um único corpo. Por outro lado, a terceira lei refere-se à interação entre dois corpos.
Geralmente, quando falamos da terceira lei expressamos o F de força com dois subscritos: o primeiro deles serve para indicar o corpo que exerce a força, enquanto o segundo subscrito é usado para se referir ao corpo sobre o qual a força atua.
Se, por exemplo, temos dois corpos aeb que exercem forças entre eles, Fab representa a força que o corpo “a” exerce sobre o corpo “b”. Da mesma forma, F ba representa a força que o corpo “b” exerce sobre “a”: ou seja, a força exercida por “b” sobre “a”.
A terceira lei de Newton afirma que essas duas forças são iguais e opostas.
As forças ocorrem aos pares, ou seja, não pode haver uma única força aplicada a um corpo isolado.
Esta lei independe de os objetos estarem em repouso, em movimento ou em movimento retilíneo uniforme.
A lei da ação-reação se aplica tanto em situações de contato direto (por exemplo, quando empurramos uma mesa) quanto em interações à distância (como a força gravitacional entre dois corpos). As forças de ação e reação não se cancelam porque atuam em objetos diferentes.
A terceira lei também está ligada a conceitos importantes como o princípio da conservação do momento . Este princípio indica que, na ausência de forças externas, o momento total de um sistema isolado permanece constante. Por exemplo, quando um foguete expele gases para baixo, a nave é empurrada para cima, o que garante o equilíbrio do momento.
Qual é o par ação-reação?
O par ação-reação são as duas forças exercidas entre dois corpos que interagem entre si.
Dois corpos que exercem uma força um sobre o outro são dois objetos que interagem entre si. A lei de ação e reação de Newton estabelece a relação entre as duas forças resultantes da interação de dois corpos. Por esta razão, as duas forças F ab e F ba são algumas vezes chamadas de pares ação-reação. Uma das forças é chamada de ação e a segunda é chamada de reação.
A escolha de qual força desempenha o papel de ação ou reação é uma decisão arbitrária.
Exemplos da terceira lei de Newton
Abaixo mostramos alguns exemplos da terceira lei :
- Uma libor em repouso : um livro deitado sobre uma mesa exerce uma força sobre a mesa devido à gravidade. Ao mesmo tempo, a mesa exerce uma força normal com a mesma magnitude, mas em direção oposta, para compensar essa força. Devido a esta força de reação o livro permanecerá em repouso.
- A união de uma locomotiva com seus vagões : Uma locomotiva exerce uma força sobre o vagão a ela ligado na direção do deslocamento. Ao mesmo tempo, o carro exerce uma força de reação na direção oposta, opondo-se ao movimento.
- Caminhada : Ao caminhar, seus pés empurram o chão para trás e o chão empurra você para frente.
- Natação : Ao empurrar a água para trás com as mãos, a água o impulsiona para frente.
- Decolagem de um foguete : Os gases expelidos para baixo geram uma força que empurra o foguete para cima.
- Remar um barco : Ao empurrar a água para trás com os remos, o barco avança.
- Acertar uma bola : quando você acerta uma bola, você exerce uma força sobre ela, e ela aplica uma força oposta em sua raquete ou pé.
- Pulando no chão : Suas pernas empurram o chão para baixo e ele te empurra para cima.
- Batendo com um carro na parede : O carro exerce uma força na parede, e a parede exerce uma força igual no carro.
- Empurrando uma mesa : Quando você empurra, a mesa te empurra para trás.
- Aterrissando um avião : As rodas do avião aplicam uma força para baixo na pista, enquanto a pista as empurra para cima.
- Atirar uma pedra : Quando você joga uma pedra, sua mão aplica uma força para frente, enquanto a pedra aplica uma força na direção oposta em sua mão.
Aplicações tecnológicas da terceira lei
A terceira lei de Newton é aplicada em muitas aplicações tecnológicas , particularmente na área de propulsão e engenharia. Um dos exemplos mais notáveis é a propulsão de foguetes . Um foguete funciona expelindo gases para baixo em alta velocidade; esta é a ação. Em resposta, de acordo com a terceira lei, o foguete é empurrado para cima com uma força igual em magnitude, mas na direção oposta, permitindo-lhe decolar e voar.
Este mesmo princípio se aplica à propulsão a jato usada em aviões. Os motores expelem gases para trás, o que gera a força de impulso que impulsiona o avião para frente. Sem a terceira lei, a movimentação dessas aeronaves ou de outros veículos movidos a motores a jato não seria possível.
Outro campo onde esta lei tem aplicações importantes é a engenharia nuclear . Nos reatores nucleares, a energia liberada pela fissão dos núcleos atômicos gera calor, que por sua vez converte água em vapor. Esse vapor é expelido para uma turbina, que gera a força de reação necessária para produzir eletricidade.
Estas aplicações demonstram como a terceira lei é fundamental na concepção e operação de tecnologias avançadas que impulsionam a mobilidade e a geração de energia hoje.