Aplicação da ação e reação

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Ciências da Natureza e suas 
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 1º Ano
Aplicação da ação e reação
Vamos começar esse estudo fazendo algumas perguntas ...
Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...
Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando o seu próprio cabelo?
Por que, quando empurramos uma parede, não conseguimos tirá-la do lugar?
Por que um foguete precisa de tanto combustível para ser lançado?
Por que é tão difícil andar em pisos escorregadios?
Imagem: Bricktop / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
3ª Lei de Newton:
PRINCÍPIO DA AÇÃO E REAÇÃO
“A toda ação há sempre oposta uma reação igual ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas”.
(Isaac Newton - Princípio)
Imagem: Rootology / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
AÇÃO
REAÇÃO
REAÇÃO
AÇÃO
Imagem: Justin Lebar / GNU Free Documentation License
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
1. O par ação / reação nunca se equilibra, pois as forças atuam em corpos diferentes.
2. O par aparece instantaneamente, então, qualquer uma das forças pode ser ação ou reação. 
Observações:
AB
F
F
BA
Ação
Reação
Imagens SEE-PE.
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Alguns exemplos de Ação e Reação
Situações de ação e reação são muito comuns em nosso cotidiano, ocorrem sempre que temos forças em ação e, portanto, em reação. 
Imagem: HuzzarTexas Hummingbird / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Adrian Pingstone / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Ao empurrarmos um carro colocando-o em movimento, aplicamos uma força sobre ele. A força de reação do carro está no sentido oposto ao da força aplicada.
Ao chutarmos uma bola, os nossos pés aplicam uma força sobre ela. A força de reação da bola age sobre o pé do jogador. O pé experimenta um movimento de recuo. Experimente chutar uma bola leve e outra pesada, para comparar a reação da bola sobre o seu pé.
Alguns exemplos de Ação e Reação
Imagem: Edhendersonnnnn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Cdang / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Um patinador encostado numa parede ganha impulso, isto é, ele acelera-se ao "empurrar" essa parede com as mãos. O resultado da reação da parede é uma força que o habilita a qualquer aceleração.
 Os motoristas usam um pequeno martelo de madeira para testar a pressão dos pneus dos caminhões. Ao batermos nos pneus, exercemos uma força sobre eles. A força de reação dos pneus faz o martelo inverter o sentido do movimento. O motorista sente o retorno e sabe quando o pneu está bom.
Alguns exemplos de Ação e Reação
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
As tirinhas abaixo mostram situações bem interessantes sobre o Princípio da Ação e Reação. Analise-as e comente sua veracidade.
http://aprendafisica.hdfree.com.br/leisde5.jpg
http://www.monica.com.br/comics/tirinhas/images/tira137.gif
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Alguns exemplos de Ação e Reação
Reação: O prego bate no martelo
Ação: O martelo bate no prego
Imagem: Frabel / GNU Free Documentation License
Imagem: Bricktop / Domínio Público
Reação: Força que o foguete faz no combustível
Ação: Força que o combustível faz no foguete
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Normal e Peso: Ação e Reação?
Lembre-se de que: A Força Normal é a força de empurrão que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado, enquanto a Força Peso é a Força Gravitacional com que a Terra atrai os corpos próximos à sua superfície.
Lembre-se ainda que: o par de forças Ação e Reação nunca atua no mesmo corpo, logo Peso e Normal não formam o par ação e reação.
Outro fato que impede o Peso e a Normal formarem um par de forças ação e reação é que elas são forças de tipos diferentes. O Peso é uma Força de Campo, enquanto a Normal é uma Força de Contato.
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Para corpos apoiados ou em movimento em superfícies horizontais, como não há movimento na direção vertical, a Força Resultante sobre o corpo nessa direção é nula. Nesse caso, a Intensidade da Normal é igual à do Peso (N = P). Mas, mesmo assim, elas não formam um par de forças ação e reação.
Normal e Peso: Ação e Reação?
Imagem: sefcmpa / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Táticas para resolução de problemas
Faça um esquema/desenho simples da situação.
Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada corpo.
Lembre-se de que:
Se o corpo tem massa, existirá uma Força Peso. P = mg
Se o corpo está em contato com a superfície, terá uma Força Normal perpendicular à superfície.
Se existem fios puxando corpos, existirão Forças de Tração.
Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y).
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
Táticas para resolução de problemas
Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema. 
Examine os resultados e pergunte se eles fazem sentido.
Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas.
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Aplicação da Ação e Reação
Vamos Exercitar?
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Aplicação da Ação e Reação
A figura abaixo, mostra três caixotes com massas m1 = 45 kg, m2 = 22 kg e m3= 33 kg apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força horizontal de intensidade 50 N empurra os caixotes para a direita (dado g = 10 m/s2). Determine:
Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?
Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades.
Exemplo 01
m1
m2
m3
F
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Aplicação da Ação e Reação
Resolução
Seguindo as táticas apresentadas, conseguiremos resolver o problema sem dificuldades.
Passo 1: Faça um esquema/desenho simples da situação. Nesse caso, já foi feito pela própria questão:
Passo 2: Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y).
m1
m2
m3
F
m1
m2
m3
F
y
x
0
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Aplicação da Ação e Reação
Resolução
Passo 3: Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada um deles.
m2
m3
m1
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Aplicação da Ação e Reação
Resolução
Passo 4: Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema. Nesse caso, todas as forças estão na direção dos eixos coordenados.
m2
m3
m1
y
x
0
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Aplicação da Ação e Reação
Resolução
No eixo “y”: Como não há movimento na direção vertical (“y”), temos que:
Passo 5: Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas.
Logo:
No eixo “x”: Aplicando a 2ª Lei de Newton (FR = m.a) para cada corpo, temos:
m2
m3
m1
y
x
0
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Aplicação da Ação e Reação
Resolução
CORPO 1: F – F21 = m1.a
CORPO 2: F12 – F32 = m2.a
CORPO 3: F23 = m3.a
Somando as três equações.
Pelo Princípio da Ação e Reação, sabemos que: F12 = F21 e F23 = F32, Logo:
F = (m1 + m2 + m3).a
a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?
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Aplicação da Ação e Reação
Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades.
Resolução
m2
m3
m1
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Resolução
F23 = m3.a  F23 = 33.0,5  F23 = 16,5 N = F32
Utilizando as equações encontradas, quandoisolamos os corpos, temos que:
F21 = 27,5 N = F12 
F – F21 = m1.a  50 – F21 = 45.0,5 
 – F21 = 22,5 – 50  – F21 = –27,5
Lembre-se de que: P = m.g
E como não há movimento na vertical, temos:
FR = 0  P = N (Peso e Normal possuem a mesma intensidade). Logo:
P1 = m1.a  P1 = 45.10  P1 = 450 N = N1
P2 = m2.a  P2 = 22.10  P2 = 220 N = N2
P3 = m3.a  P3 = 33.10  P3 = 330 N = N3
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Aplicação da Ação e Reação
(UFMG) A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49 N. Pode-se então afirmar que o pacote de arroz:
a) atrai a Terra com uma força de 49 N.
b) atrai a Terra com uma força menor do que 49 N.
c) não exerce força nenhuma sobre a Terra.
d) repele a Terra com uma força de 49 N.
e) repele a Terra com uma força menor do que 49 N.
Exemplo 02
Resolução
Pelo Princípio da Ação e Reação, temos que:
RESPOSTA: a) atrai a Terra com uma força de 49 N.
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Aplicação da Ação e Reação
Extras
VÍDEO DO YOUTUBE
“Ação e Reação” Degradação do Meio Ambiente
Link: http://www.youtube.com/watch?v=4zK-FN_2byQ
 
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
Carro movido a ar – Princípio da Ação e Reação
Link: http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_aforcadoar-principiodaac
 
INTERAÇÃO ENTRE CORPOS (Ação e reação)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp
 
Modelo de Foguete (3ª lei de Newton, Quantidade de movimento e Impulso)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asp
LISTA DE EXERCÍCIOS
CEFET-SP
Link: http://www.cefetsp.br/edu/okamura/3_lei_newton_exercicos_fixacao.htm
 
OOCITIES
Link: http://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htm
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Aplicação da Ação e Reação
Obrigado pela Atenção!
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Aplicação da Ação e Reação
Bibliografia
BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora FTD, 2010.
GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Ática, 2011. 
GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. 
MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora Scipione, 2011.
<http://educar.sc.usp.br> Acesso em 10/06/2012.
<http://pt.wikipedia.org> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.if.ufrj.br> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 10/06/2012.
<http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 10/06/2012.
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Tabela de Imagens
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2
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3a
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3b
Justin Lebar / GNU Free Documentation License
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12/09/2012
4
SEE-PE
Acervo SEE-PE.
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5a
HuzzarTexas Hummingbird / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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5b
Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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5c
Adrian Pingstone / Domínio Público
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12/09/2012
6a
Edhendersonnnnn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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6b
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