FÍSICA - TERCEIRA LEI DE NEWTON

A LEI DA AÇÃO E REAÇÃO 

Esta terceira lei enunciada por Newton é conhecida como lei de ação e reação. considere o exemplo proposto por Newton: um cavalo que arrasta um bloco pesado por meio de uma corda (figura abaixo). A corda exerce a mesma força sobre o bloco e sobre o cavalo, mas em sentidos opostos.

Cavalo a arrastar um bloco de 350 kg.

É conveniente analisar por separado as forças que atuam no bloco e no cavalo, como mostra a figura ao lado.

Se a velocidade com que o cavalo arrasta o bloco for constante, a segunda lei de Newton implicará que a soma das forças que atuam sobre o bloco e sobre o cavalo será nula.

O peso do bloco, , atua no centro de gravidade do bloco.

A corda puxa o bloco na direção em que está esticada, com uma força , como se mostra no lado esquerdo da figura acima. 

A resultante do peso e da força da corda é um vetor que aponta para baixo e para a direita.

Uma vez que a resultante das forças no bloco é nula (aceleração nula), o chão deverá exercer uma força para cima e para a esquerda, força essa devida ao contato entre as superfícies do bloco e do chão.

Forças sobre o bloco e sobre o cavalo.

A corda puxa o cavalo para trás, com a força  oposta à força que atua no bloco.

Nas duas ferraduras do cavalo que estão em contato com o chão haverá duas forças de contato,  e , que apontam para cima e para a frente.

A resultante dessas duas forças, mais o peso do cavalo e a tensão na corda, deverá ser nula.

As forças exercidas pelo chão são as 3 forças  e .

Essas três forças de contato com o chão contrariam a tendência a cair do bloco e do cavalo, travam o movimento do bloco e a empurram o cavalo para a frente.

A corda está a travar o movimento do cavalo e ao mesmo tempo está a puxar o bloco para a frente, com a mesma força com que está a travar o cavalo.

Sobre o chão atuam em total 5 forças de reação, representadas na figura ao lado. As reações aos pesos do bloco e do cavalo,  e , são as forças de atração gravítica do bloco e do cavalo sobre a Terra. 

Essas forças atuam no centro de gravidade da Terra, mas foram representadas perto do chão na figura. As outras três forças são as forças exercidas sobre o chão pelo bloco e pelo cavalo.

Se a velocidade do cavalo for constante, a soma dessas 5 forças será nula.

Forças exercidas sobre o chão.

Se o cavalo estivesse a acelerar, a soma das forças sobre o cavalo e o bloco seria uma força que apontaria para a direita.

A soma das 5 forças que atuam sobre o chão seria a reação dessa força; nomeadamente, sobre a Terra atuaria uma força igual e oposta, para a esquerda, que fazia com que se deslocasse para a esquerda.

No entanto, como a massa da Terra é muitas ordens de grandeza superior à massa do cavalo e do bloco, a aceleração da Terra para a esquerda seria imperceptível em comparação com a aceleração para a direita do cavalo e do bloco.

Como salienta Newton, o resultado dessas forças sobre o cavalo mais o bloco e sobre o chão não seria o de produzir velocidades iguais e de sentidos contrários, mas sim quantidades de movimento iguais e de sentido contrário.