O que é a terceira lei de Newton?

Provavelmente sabes que a Terra exerce uma força de cima para baixo sobre ti. Aquilo que podes não te aperceber é que tu também exerces uma força de baixo para cima sobre a Terra. Por exemplo, se a Terra te estiver a empurrar para baixo com uma força gravitacional de 500 N, tu também estarás a exercer uma força gravitacional de 500 N sobre a Terra. Este facto extraordinário é consequência da terceira lei de Newton.

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

Esta lei representa uma certa simetria na natureza: as forças ocorrem sempre aos pares, e um corpo não pode exercer uma força noutro sem que esteja sujeito a uma força também. Às vezes referimo-nos a esta lei como ação-reação, onde a força exercida é a ação e a força experienciada como consequência é a reação.

Podemos ver facilmente a terceira lei de Newton a funcionar olhando para a forma como as pessoas se movem. Considera uma nadadora a tomar impulso na parede da piscina, tal como é ilustrado na figura abaixo.

A nadadora empurra a parede da piscina com os pés e acelera no sentido contrário ao sentido segundo o qual os pés empurram. A parede exerce uma força igual e de sentido oposto sobre nadadora. Podes pensar que duas forças iguais e de sentidos opostos se cancelam, mas isso não é verdade porque as forças atuam em sistemas diferentes. Neste caso, existem dois sistemas que podíamos investigar: a nadadora ou a parede. Se escolhermos a nadadora para ser o sistema de interesse, tal como na imagem abaixo, então a força $F_{\text{parede exerce nos pés}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, e, x, e, r, c, e, space, n, o, s, space, p, e, with, \', on top, s, end text, end subscript é uma força externa neste sistema e afeta o seu movimento. A nadadora desloca-se no sentido da força $F_{\text{parede exerce nos pés}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, e, x, e, r, c, e, space, n, o, s, space, p, e, with, \', on top, s, end text, end subscript. Em contraste, a força $F_{\text{pés exercem na parede}}$F, start subscript, start text, p, e, with, \', on top, s, space, e, x, e, r, c, e, m, space, n, a, space, p, a, r, e, d, e, end text, end subscript atua sobre a parede e não no nosso sistema de interesse. Assim, $F_{\text{pés exercem na parede}}$F, start subscript, start text, p, e, with, \', on top, s, space, e, x, e, r, c, e, m, space, n, a, space, p, a, r, e, d, e, end text, end subscript não afeta diretamente o movimento do sistema e não cancela a $F_{\text{parede exerce nos pés}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, e, space, e, x, e, r, c, e, space, n, o, s, space, p, e, with, \', on top, s, end text, end subscript. Tem em conta que a nadadora empurra a parede no sentido oposto ao sentido para o qual se quer deslocar. A reação à sua força é assim no sentido desejado.

Outros exemplos da terceira lei de Newton são fáceis de encontrar. À medida que uma professora caminha em frente ao quadro, exerce uma força para trás sobre o chão. E o chão exerce uma força de reação sobre a professora que a faz acelerar para a frente.

Da mesma forma, um carro acelera porque o chão empurra as rodas para a frente como reação às rodas empurrarem o chão para trás. Podes ver evidência das rodas a empurrar para trás quando os pneus rodam numa estrada de terra e atiram alguma terra para trás.

Noutro exemplo: Os foguetões deslocam-se para a frente expelindo gás para trás com velocidade elevada. Isto significa que o foguetão exerce uma força de elevada magnitude para trás sobre o gás na câmara de combustão, e portanto o gás exerce uma força de reação de elevada magnitude para a frente sobre o foguetão. Esta força de reação é chamada de impulso. É um erro comum as pessoas pensarem que os foguetões ganham propulsão empurrando o chão ou o ar atrás deles. Mas os foguetões funcionam melhor no vácuo, onde podem expelir os gases do escape prontamente.

De forma semelhante, os helicópteros levantam voo empurrando o ar para baixo, ficando sujeitos a uma força de reação para cima como consequência. Os pássaros e os aviões também voam devido à força que exercem no ar no sentido oposto à força de que necessitam. Por exemplo, as asas de um pássaro empurram o ar para baixo e para trás de forma a terem um movimento para a frente e para cima.

Uma pessoa conduz um carro de transporte, Carro 1, para a direita enquanto empurra outro carro, Carro 2, que transporta um frigorífico gigante. A massa total do Carro 2, carro mais frigorífico, é três vezes a massa total do Carro 1, carro mais condutor. Se o condutor se deslocar com força suficiente de forma a que os dois carros acelerem para a frente, o que é que pode ser dito com certeza acerca da magnitude das forças a que os carros estão sujeitos?

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