Exercícios: Terceira lei: ação e reação

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.

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.

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.

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.

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?

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.