Experimento de la tercera ley del movimiento de Newton

Introducción

Pregunta de investigación:	¿Cómo provocan el movimiento los pares de acción-reacción?
Años:	Secundaria y superior
Preocupaciones de seguridad:	Ninguna
Hora:	1 hora
Variable independiente: Tamaño del globo Variable dependiente: Distancia recorrida	Variable de control: tipo de globo

Imagina un cohete despegando hacia el espacio. Con 4,4 millones de libras, parece poco probable que esta bestia abandone la atmósfera. ¿Por qué sigue funcionando? Podrías pensar, ‘Obviamente, el combustible del cohete’. Esto es cierto, pero el combustible del cohete solo proporciona una fuerza que empuja hacia el suelo. ¿Qué empuja el cohete hacia arriba?

Para resolver este problema, debemos abordar la tercera ley del movimiento de Newton , que establece que para cada acción, hay una reacción igual pero opuesta. Entonces, si empujo la pared con 100 N de fuerza, me empuja hacia atrás con 100 N de fuerza.

Entonces, ¿por qué no me muevo cuando la pared se empuja hacia atrás? La fricción también me empuja con una fuerza mayor de la que la pared me empuja hacia atrás, así que en general no me muevo. Para revisar la tercera ley de Newton antes de comenzar, eche un vistazo a esta descripción general: Descripción general de la tercera ley del movimiento de Newton.

Las fuerzas de acción y reacción se denominan par acción-reacción . Para entender cómo funcionan estos en un cohete, usaremos globos como modelo. El tamaño del globo representará cuánto combustible tiene el cohete y, por lo tanto, qué tan grande es la fuerza de acción.

Examinaremos cómo afecta esto al movimiento dejando que el globo se desinfle y expulse el aire, luego mediremos la distancia que recorre el globo. Si está interesado en los cohetes y desea saber más sobre su estructura, puede leer esta lección: Partes de un cohete: lección para niños

Materiales

• 2 globos del mismo tipo
• 1m de hilo para medir el globo
• 5 m de cuerda para experimento
• 4 trozos de cinta adhesiva de 2 pulgadas
• 2 pajitas
• Metro de madera
• Tabla de datos:

Circunferencia	Distancia viajada

Pasos

1. Deslice el trozo de cuerda de 5 m a través de la pajita para crear una pista para el globo.

2. Infle el primer globo tanto como sea posible. No lo ate.

3. Coloque la pajita en el globo. Coloca la pajita encima del globo y usa 2 pedazos de cinta adhesiva para asegurarlo.

4. Ahora, mida la circunferencia del globo envolviéndolo con la cuerda. Mide la cuerda con el metro. Registre esto en su tabla de datos.

5. Ahora es el momento de dejar volar el globo. Tira del globo hacia un lado de la cuerda y asegura el otro lado a un objeto o haz que un amigo lo sostenga. Deja que tu globo se abra y míralo volar en la pista.

6. Mida la distancia recorrida con el metro y regístrelo en su tabla de datos.

7. Repita los pasos 1 a 6 para el segundo globo, pero hágalo de un tamaño más pequeño.

Solución de problemas

Es posible que necesite un amigo que lo ayude a medir la circunferencia mientras mantiene el globo completamente inflado. Si la pajilla no permanece adherida a su globo, no obtendrá resultados precisos.

Preguntas de discusión

¿Qué globo viajó más lejos?

¿Cómo influyó el par acción-reacción en la distancia recorrida por los globos?

Cómo funciona

Cuando suelta el globo, el aire sale del globo debido a cambios en la presión del aire. La presión del aire era mayor dentro del globo, por lo que el aire quería salir para crear un equilibrio en la presión del aire entre el interior del globo y el aire. Todo en el mundo quiere estar en equilibrio.

Entonces, el aire salió. Este movimiento de aire creó una fuerza que empuja el globo. Pero, ¿qué empujó el globo hacia adelante? Según la tercera ley de Newton, para cada acción hay una reacción igual pero opuesta. Entonces, dado que el aire empujaba hacia atrás, también había una fuerza de reacción que empujaba el globo hacia adelante. La fuerza de reacción hizo que el globo avanzara.

Probablemente hayas notado que el globo más grande viajó más lejos. ¿Por qué es esto? El aire en el globo creó la fuerza de acción. Cuanto más aire haya en el globo, mayor será la fuerza. Si la fuerza de acción es mayor, la fuerza de reacción también debe ser mayor, ya que son iguales pero opuestas según la tercera ley de Newton. Entonces, más aire significa más fuerza de acción y, por lo tanto, más fuerza de reacción, lo que significa que el globo viaja más lejos.

El globo más grande viaja más lejos porque la fuerza de acción es mayor

Para obtener más ejemplos sobre cómo la tercera ley de Newton influye en el movimiento, puede consultar esta lección: Primera ley del movimiento de Newton: ejemplos del efecto de la fuerza sobre el movimiento.