Tercera ley del movimiento de Newton

¿Estás sentado para esto? Si no, tome asiento. Puede notar que no se está cayendo de la silla o del piso. Eso es porque las fuerzas que actúan sobre ti están equilibradas. Una fuerza es un empujón o un tirón en una dirección determinada. La fuerza de la gravedad que lo empuja hacia abajo contra su silla se equilibra con la fuerza de la silla que empuja contra usted.

Las fuerzas que actúan sobre usted mientras se sienta en su silla son solo un ejemplo de la tercera ley de Newton , que establece que para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual y opuesta . De hecho, todas las fuerzas vienen en pares. No existe fuerza aislada. Esa es una de las simetrías fundamentales de nuestro universo.

Identificación de las fuerzas de acción y reacción

Suponga que está parado en el suelo. La fuerza de la gravedad lo empuja hacia la tierra, que presiona sus pies contra el suelo. Llamemos a eso la fuerza de acción, la fuerza de tus pies contra la tierra. La fuerza de reacción es la fuerza de la tierra que empuja contra sus pies.

Ahora imagina que en lugar de estar de pie, decides saltar.

Acción: Empujas los pies contra el suelo.
Reacción: El suelo empuja hacia atrás contra tus pies.

Cuando das un paso hacia adelante, tus pies empujan hacia atrás contra el suelo; es solo porque el suelo empuja hacia atrás contra sus pies en la dirección hacia adelante que puede avanzar.

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Ahora, veamos algunos ejemplos más complicados de la tercera ley de Newton:

¿Cómo se mueve un cohete en el espacio donde no hay nada de qué empujar?

Un cohete es básicamente una explosión controlada. A medida que el combustible del cohete se quema, se expande rápidamente hacia el exterior en todas direcciones, incluso contra el propio cohete. Aquí es donde entra en juego la tercera ley de Newton.

Acción: Las partículas de gas en expansión empujan contra el cohete.
Reacción: el cohete empuja contra las partículas de gas en expansión.

Igual y opuesto

Todos los ejemplos que hemos discutido hasta ahora han involucrado el contacto directo entre dos objetos, así que ampliemos un poco nuestros horizontes.

Probablemente sepa que la luna orbita la Tierra porque siente el tirón de la gravedad terrestre. Llamemos a la fuerza de acción la fuerza de la gravedad de la Tierra que tira de la luna. ¿Dónde está la fuerza de reacción? Bueno, dado que la luna tiene masa, también tiene su propio campo gravitacional. La luna en realidad tira de la Tierra con la misma fuerza que la Tierra tira de la luna.

¿Cómo puede ser que las fuerzas sean las mismas, dado que la Tierra es casi 100 veces más masiva que la Luna? La respuesta está en la fuerza de gravedad misma: la fuerza de gravedad entre dos objetos es proporcional al producto de las masas de esos objetos. Cuanto más masivos sean los objetos, mayor será la fuerza de atracción; pero, independientemente de su masa, ambos objetos experimentarán la fuerza del mismo tamaño.

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Imagina que un tren choca contra un automóvil.

Acción: El tren empuja contra el coche.
Reacción: El coche empuja contra el tren.

Está bastante claro que el tren y el automóvil se empujan entre sí en direcciones opuestas, pero ¿cómo pueden estas fuerzas ser iguales? Para responder a esta pregunta, necesitamos la segunda ley de Newton: la fuerza es igual a la masa por la aceleración. El tren tiene una masa enorme ( M ), mientras que la masa del vagón ( m ) es mucho menor en relación con el tren. Durante la colisión, el tren experimentará una pequeña aceleración ( a ), mientras que el automóvil experimentará una aceleración mucho mayor ( A ). Al igualar las dos fuerzas entre sí, obtenemos:

Ma = mA

O bien, la masa grande del tren multiplicada por la pequeña aceleración del tren es igual a la masa pequeña del automóvil multiplicada por la aceleración grande del automóvil. Estas fuerzas son iguales y opuestas.

Resumen de la lección

En resumen, la tercera ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Estas acciones son fuerzas , empujar o tirar de un objeto que resulta de la interacción con otro objeto. Los objetos que interactúan experimentan dos fuerzas que son iguales en magnitud y opuestas en dirección. No importa el tamaño de los objetos que interactúan, las fuerzas son siempre iguales y opuestas. La ley de Newton se aplica a los objetos en la Tierra y en el espacio.

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Tercera ley del movimiento de Newton: ejemplos de la relación entre dos fuerzas