A Segunda Lei do Movimento de Isaac Newton descreve o que acontece quando uma força externa atua sobre um corpo maciço em repouso ou em movimento linear uniforme

Um foguete de teste sendo lançado na Wallops Flight Facility, na Virgínia. Crédito da imagem: NASA Wallops Flight Facility

O que acontece com o corpo do qual essa força externa está sendo aplicada? Essa situação é descrita pela Terceira Lei do Movimento de Newton. Ela afirma: "Para cada ação, há uma reação igual e oposta." 

Newton publicou suas leis do movimento em 1687, em sua obra seminal “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” (Princípios matemáticos da filosofia natural), na qual formalizou a descrição de como corpos massivos se movem sob a influência de forças externas.

Newton expandiu o trabalho anterior de Galileo Galilei, que desenvolveu as primeiras leis precisas do movimento para as massas, de acordo com Greg Bothun, professor de física da Universidade de Oregon. Os experimentos de Galileu mostraram que todos os corpos aceleram na mesma taxa, independentemente do tamanho ou massa. Newton também criticou e expandiu a obra de René Descartes, que também publicou um conjunto de leis da natureza em 1644, dois anos após o nascimento de Newton. As leis de Descartes são muito semelhantes à primeira lei do movimento de Newton.

Retrocesso

As forças sempre ocorrem em pares; quando um corpo empurra o outro, o segundo corpo empurra para trás com a mesma força. Por exemplo, quando você empurra um carrinho, o carrinho empurra de volta contra você; quando você puxa uma corda, a corda puxa de volta contra você; e quando a gravidade o puxa contra o solo, o solo o empurra contra seus pés. A versão simplificada desse fenômeno foi expressa como: "Você não pode tocar sem ser tocado."

Se o corpo A exerce uma força F no corpo B, em seguida, o corpo B exerce uma força igual e oposta - F volta ao corpo A. A expressão matemática para isso é F AB = - F BA

O subscrito AB indica que A exerce uma força sobre B, e BA indica que B exerce uma força sobre A. O sinal de menos indica que as forças estão em direções opostas. Frequentemente, F AB e F BA são referidos como a força de ação e a força de reação; no entanto, a escolha de qual, é completamente arbitrária. 

Se um objeto é muito, muito mais massivo do que o outro, particularmente no caso do primeiro objeto sendo ancorado na Terra, virtualmente toda a aceleração é transmitida ao segundo objeto, e a aceleração do primeiro objeto pode ser ignorada com segurança. Por exemplo, se você plantasse os pés e jogasse uma bola de beisebol para o oeste, não teria de considerar que realmente fez com que a rotação da Terra acelerasse ligeiramente enquanto a bola estava no ar. No entanto, se você estivesse de pé sobre patins e jogasse uma bola de boliche para a frente, começaria a se mover para trás a uma velocidade perceptível. 

Alguém pode perguntar: "Se as duas forças são iguais e opostas, por que não se anulam?" Na verdade, em alguns casos sim. Considere um livro sobre uma mesa. O peso do livro empurra para baixo sobre a mesa com uma força mg, enquanto a mesa empurra para cima o livro com uma força igual e oposta. Nesse caso, as forças se cancelam porque o livro não acelera. A razão para isso é que ambas as forças estão agindo no mesmo corpo, enquanto a Terceira Lei de Newton descreve dois corpos diferentes agindo um sobre o outro.

Considere um cavalo e uma carroça. O cavalo puxa a carroça, e a carroça puxa o cavalo. As duas forças são iguais e opostas, então por que a carroça se move? A razão é que o cavalo também está exercendo uma força no solo, que é externa ao sistema da carroça, e o solo exerce uma força de volta sobre o sistema da carroça fazendo com que ela acelere. 

Terceira lei de Newton em ação

Os foguetes que viajam pelo espaço abrangem as três leis do movimento de Newton.

Quando os motores disparam e impulsionam o foguete para frente, é o resultado de uma reação. O motor queima combustível, que é acelerado em direção à parte traseira do foguete. Isso causa uma força na direção oposta para empurrar o foguete para a frente. Os propulsores também podem ser usados ??nas laterais do foguete para fazer com que ele mude de direção ou na frente para criar uma força para trás para diminuir a velocidade do foguete. 

E se, ao trabalhar na parte externa do foguete, a corda do astronauta se romper e eles se afastarem do foguete, eles podem usar uma de suas ferramentas, por exemplo, para mudar de direção e voltar ao foguete. O astronauta pode lançar seu martelo na direção oposta à de onde deseja ir. O martelo vai voar muito rapidamente para longe do foguete e o astronauta vai viajar muito lentamente de volta para o foguete. É por isso que a Terceira Lei de Newton é considerada o princípio fundamental da ciência espacial. 

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Veja também:

• Leis do Movimento de Newton
• Inércia e Primeira Lei do Movimento de Newton
• Força, Massa e Aceleração: Segunda Lei do Movimento de Newton

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Referência:

LUCAS, Jim. Equal & Opposite Reactions: Newton's Third Law of Motion. Live Science, 25, set. 2017. Disponível em: <https://www.livescience.com/46561-newton-third-law.html>. Acesso em: 25, out. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.