Terceira lei de Newton: ação e reação

Completa a frase da terceira lei de Newton: «Se um corpo A exercer uma força sobre um corpo B, então B exerce sobre A outra força com a mesma $\dots$, a mesma $\dots$ e sentido $\dots$». Dá depois um exemplo da vida quotidiana.

Ao caminhar, o teu pé empurra o chão para trás e, no entanto, tu avanças para a frente. Identifica a força de ação e a de reação: explica quem exerce cada uma e sobre que corpo atua.

Se bateres numa parede com o punho magoas-te, embora a parede não se tenha movido. Explica, com a terceira lei de Newton, de onde vem a força que te magoa.

Uma nadadora avança porque os seus braços empurram a água para trás. Explica, com a terceira lei de Newton, por que razão empurrar a água para trás a faz avançar para a frente.

Para que um barco a remos avance, o remador empurra a água para trás com as pás dos remos. Explica que força a água exerce sobre os remos e por que motivo o barco se move para a frente.

Para saltar para cima, flete as pernas e empurras o chão para baixo. Explica com a terceira lei porque sais disparado para cima. Quem te empurra na realidade?

Duas patinadoras no gelo, paradas e frente a frente, empurram-se mutuamente com as mãos, como se mostra na figura. Ambas saem a deslizar em sentidos opostos.

1. a) Identifica a ação e a reação.
2. b) Se uma tiver uma massa de $40\ \text{kg}$ e a outra de $80\ \text{kg}$, qual se move mais depressa? Justifica a resposta combinando a terceira e a segunda lei.

Caminhar sobre gelo polido é quase impossível: os pés escorregam para trás ao tentar avançar. Relaciona o problema com a força de reação do solo que utilizamos para andar e explica porque é que com sapatos de sola rugosa sobre um passeio seco conseguimos caminhar normalmente.

Enches um balão e soltas-o sem o atar: sai disparado enquanto se esvazia. Que força o impulsiona? Identifica a ação e a reação neste caso, indicando sobre que corpo atua cada uma.

Um foguetão sobe porque expele gases a grande velocidade para baixo, como se mostra na figura.

Identifica o par ação-reação e explica por que razão o foguetão acelera para cima.

Um helicóptero mantém-se no ar porque as suas pás empurram o ar para baixo. Explica o par ação-reação e por que razão o helicóptero não precisa de se «apoiar» no solo para subir.

A lula propulsiona-se expelindo um jato de água por um sifão. Explica como usa a terceira lei de Newton para escapar dos seus predadores e indica outro animal, ou um meio de transporte, que se mova pelo mesmo princípio.

Na feira de ciências quereis lançar um foguetão de garrafa: uma garrafa de plástico com água e ar comprimido que expele a água para baixo.

1. a) Explica com a terceira lei o que impulsiona a garrafa para cima.
2. b) Prevê que vantagem tem expelir a água a maior velocidade e justifica com as leis de Newton.
3. c) Quando a água acaba, o foguetão continua a subir durante algum tempo e depois cai: explica estes dois momentos usando a primeira lei e o peso do foguetão.

Ao disparar, um canhão empurra a bala para a frente e ele próprio recua para trás, como se mostra na figura.

1. a) Explica o recuo com a terceira lei de Newton.
2. b) Se a força sobre a bala e sobre o canhão é a mesma, porque é que o canhão recua muito mais devagar do que a velocidade com que sai a bala? Pensa nas respetivas massas.

Uma criança salta da proa de um pequeno barco em direção ao cais, como se mostra na figura. Ao saltar, o barco afasta-se para trás e a criança quase cai à água.

1. a) Explica por que razão o barco se move.
2. b) Prevê o que aconteceria se saltasses de um grande ferry em vez de um barco pequeno. Justifica a resposta pensando nas massas.

Ao bater numa bola com a raquete, o tenista sente um impacto seco no braço.

1. a) Identifica a ação e a reação na colisão entre a raquete e a bola.
2. b) Explica por que razão a bola, muito mais leve, é projetada enquanto o braço quase não abranda.

Quando saltas, empurras a Terra para baixo com uma força de $600\ \text{N}$ e a Terra empurra-te para cima com outros $600\ \text{N}$, como se mostra na figura.

1. a) Calcula a tua aceleração inicial se a tua massa for de $60\ \text{kg}$ (faz o cálculo simplificado, sem subtrair o peso).
2. b) A massa da Terra é de cerca de $6\cdot10^{24}\ \text{kg}$: calcula a aceleração que provocas na Terra.
3. c) Explica por que razão ninguém nota que a Terra se move quando saltamos.

Uma rã de $100\ \text{g}$ salta horizontalmente a partir de uma folha de nenúfar de $200\ \text{g}$ que flutua imóvel na água, como se mostra na figura.

1. a) Se a rã empurra a folha com uma força de $2\ \text{N}$, com que força a folha empurra a rã? Justifica com a terceira lei.
2. b) Converte as massas para $\text{kg}$ e calcula a aceleração inicial da rã e a da folha.
3. c) Explica por que razão a folha recua menos do que a distância que a rã salta.

O Álvaro ($50\ \text{kg}$) e a Matilde ($40\ \text{kg}$), ambos em trotinetes e em repouso, empurram-se mutuamente. Durante o empurrão, cada um exerce sobre o outro uma força média de $100\ \text{N}$ durante $0,5\ \text{s}$.

1. a) Com que força a Matilde empurra o Álvaro? E o Álvaro a Matilde?
2. b) Calcula a aceleração de cada um enquanto dura o empurrão.
3. c) Calcula a velocidade de cada um ao separarem-se e explica por que razão o mais leve sai mais rápido.

Um aluno afirma: «Se a toda a ação corresponde uma reação igual e de sentido oposto, as duas forças anulam-se e nada se poderia mover». Explica onde está o seu erro, justificando sobre que corpo atua cada força. Pensa no caso de uma pessoa a caminhar.

Numa fábula, um cavalo recusa-se a puxar a carroça argumentando: «Se eu puxo a carroça para a frente com uma força, a terceira lei diz que a carroça me puxa para trás com outra igual; portanto, nunca nos poderemos mover». Explica calmamente ao cavalo onde está o seu erro, indicando sobre que corpo atua cada força e que outras forças (as do solo sobre os seus cascos) tornam o movimento possível.

Uma criança está dentro de uma carruagem de comboio e empurra a parede do fundo com todas as suas forças: a carruagem não se move. Sai para a gare, empurra a mesma parede a partir de lá e a carruagem começa a rolar, devagar.

1. a) Explica com a terceira lei por que razão, a partir de dentro, não a consegue mover: pensa nas forças que se exercem entre a criança e a carruagem (incluindo nos seus pés).
2. b) Por que razão a partir de fora já a consegue mover? Que corpo recebe agora a reação?
3. c) Relaciona esta situação com a impossibilidade de «nos levantarmos a nós próprios puxando pelos cabelos».

Numa jangada à deriva, sem corrente nem vento, um náufrago monta uma ventoinha a pilhas que sopra contra a vela do barco para tentar avançar, como se mostra na figura.

1. a) A jangada avançará? Analisa as forças entre a ventoinha, o ar e a vela com a terceira lei.
2. b) E se retirasses a vela e apontasses a ventoinha para trás, soprando o ar para fora do barco? Compara os dois casos.

Identifica, em cada situação, a força de ação, a de reação e o corpo sobre o qual atua cada uma:

1. a) Um jogador de basquetebol faz ressaltar a bola no chão.
2. b) Uma nadadora impulsiona-se contra a parede da piscina para fazer a viragem.
3. c) Uma ventoinha de pé com rodas, ao ser ligada, tende a mover-se para trás.