Terceira Lei de Newton (Ação e Reação)

A terceira lei de Newton diz o seguinte: se o objeto A exerce uma força sobre o objeto B, então o objeto B exerce uma força de mesma intensidade e em sentido oposto sobre o objeto A. As duas forças acontecem ao mesmo tempo e atuam em objetos diferentes.

Para uma interação,

$$\vec{F}_{A \text{ on } B} = -\vec{F}_{B \text{ on } A}$$

Uma forma rápida de lembrar é que toda interação sempre tem dois lados. Você nunca deve procurar uma força da terceira lei sem antes nomear os dois objetos.

Por Que Forças Iguais e Opostas Não Se Cancelam

A expressão "ação e reação" é um pouco enganosa porque parece sugerir uma sequência. Em física, o par é simultâneo.

Tão importante quanto isso é que as forças não atuam no mesmo objeto. É por isso que elas não se cancelam em um único diagrama de corpo livre. Forças só se cancelam quando atuam no mesmo objeto.

Exemplo Resolvido: Dois Patinadores se Empurram

Imagine dois patinadores parados sobre um gelo quase sem atrito. O patinador A empurra o patinador B para a direita com uma força de $40\ \mathrm{N}$.

No mesmo instante, o patinador B empurra o patinador A para a esquerda com uma força de $40\ \mathrm{N}$. Esses dois empurrões formam um par da terceira lei porque vêm da mesma interação e apontam em sentidos opostos.

Se os patinadores tiverem massas diferentes, suas acelerações ainda podem ser diferentes. Isso não viola a lei. A terceira lei de Newton diz que as forças têm a mesma intensidade, não que as acelerações sejam iguais. Pela segunda lei de Newton, o patinador de menor massa terá a maior aceleração, porque $a = F_{net}/m$ para massa constante.

Como Identificar um Par de Ação e Reação

Use esta verificação rápida:

1. Nomeie os dois objetos que interagem.
2. Escreva uma das forças com clareza, como "força do patinador A sobre o patinador B".
3. Inverta os objetos para obter a força correspondente: "força do patinador B sobre o patinador A".
4. Verifique se as duas forças vêm da mesma interação.
5. Confirme que elas atuam em objetos diferentes e apontam em sentidos opostos.

Se qualquer uma dessas verificações falhar, provavelmente você não está olhando para um par da terceira lei.

Erros Comuns na Terceira Lei de Newton

• Achar que o par se cancela porque as forças são iguais e opostas. Elas não se cancelam a menos que atuem no mesmo objeto.
• Tratar a "ação" como primeiro e a "reação" como depois. As duas forças são simultâneas.
• Associar as forças erradas. A reação ao seu empurrão em uma parede é o empurrão da parede em você, não o seu peso nem a força normal do chão.
• Supor que forças iguais devem produzir movimentos iguais. A mesma força em massas diferentes pode produzir acelerações diferentes.

Onde Você Usa a Terceira Lei de Newton

A terceira lei de Newton aparece sempre que dois objetos interagem: ao andar, saltar, empurrar um carrinho, nadar ou quando um foguete empurra os gases para trás. Em cada caso, o movimento exato ainda depende do quadro completo de forças em cada objeto.

Por exemplo, quando você anda, seu pé empurra o chão para trás. O chão então empurra você para a frente por meio do atrito. Se a superfície não puder fornecer atrito suficiente, esse empurrão para a frente será pequeno demais e andar ficará difícil.

Uma Verificação Mental Que Evita a Maioria dos Erros

Se duas forças iguais e opostas parecem que deveriam desaparecer, faça uma pergunta: elas atuam no mesmo objeto? Se a resposta for não, então elas não formam um par que se cancela em um único diagrama de corpo livre.

Tente uma Verificação Parecida de Par de Forças

Escolha uma interação do dia a dia, como empurrar uma parede ou saltar do chão. Escreva o par em palavras antes de desenhar qualquer coisa: "força de você sobre a parede" e "força da parede sobre você". Esse hábito torna a terceira lei de Newton muito mais fácil de usar em problemas mais difíceis de mecânica.