Fuerzas de acción y reacción: Ley y ejemplos

¿Qué son las fuerzas de acción?

Para empezar, las fuerzas siempre actúan en pares y siempre actúan en direcciones opuestas. Cuando empuja un objeto, el objeto empuja hacia atrás con la misma fuerza. Piense en una pila de libros sobre una mesa. El peso de los libros ejerce una fuerza descendente sobre la mesa. Esta es la fuerza de acción . La mesa ejerce una fuerza igual hacia arriba sobre los libros. Esta es la fuerza de reacción . Tenga en cuenta que las dos fuerzas actúan sobre diferentes objetos. La fuerza de acción actúa sobre la mesa y la fuerza de reacción actúa sobre los libros.

Pares de fuerzas y tercera ley de Newton

La Tercera Ley de Newton establece que las fuerzas siempre actúan en pares. Considere un ejemplo de un niño que juega con el juguete de un perro y lo que ilustra. Hay una fuerza del niño sobre el juguete del perro y hay una fuerza del juguete del perro sobre el niño. Estas dos fuerzas crean un par de interacción . Las fuerzas siempre vienen en pares, similar a este ejemplo. Considere al niño (A) como un sistema y al juguete (B) como otro. ¿Qué fuerzas actúan sobre cada uno de los dos sistemas? Imagine al niño tirando de un juguete y el juguete que le quitan al niño. Puede ver que cada sistema ejerce una fuerza sobre el otro. Las dos fuerzas, F (A sobre B) y F (B sobre A), son las fuerzas de interacción entre las dos. Observe la simetría en: A sobre B y B sobre A.

Las fuerzas F (A sobre B) y F (B sobre A) son un par de interacción , que es un conjunto de dos fuerzas que están en direcciones opuestas, tienen magnitudes iguales y actúan sobre diferentes objetos. A veces, un par de interacción se denomina par acción-reacción. Esto podría sugerir que una causa la otra; Sin embargo, eso no es verdad. Por ejemplo, la fuerza del niño que tira del juguete no hace que el juguete tire del niño. Las dos fuerzas existen juntas o no existen en absoluto.

Nunca puede haber una sola fuerza actuando sola. Las fuerzas solo vienen en pares de acción-reacción. Piense detenidamente en propulsar una patineta con el pie. Tu pie presiona hacia atrás contra el suelo. La fuerza actúa sobre el suelo. Sin embargo, te mueves, por lo que una fuerza también debe actuar sobre ti. ¿Por qué te mueves? ¿Qué fuerza actúa sobre ti? Te mueves porque la fuerza de acción de tu pie contra el suelo crea una fuerza de reacción del suelo contra tu pie. ‘Sientes’ el suelo porque sientes la fuerza de reacción presionando tu pie. La fuerza de reacción es lo que te hace moverte porque actúa sobre ti.

La Tercera Ley del Movimiento de Newton explica que las fuerzas siempre vienen en pares de acción-reacción. La Tercera Ley establece que para cada fuerza de acción, hay una fuerza de reacción igual y opuesta. Imagínese golpear una pelota de béisbol. El bate ejerce una fuerza sobre la pelota. Esta es la fuerza de acción. La pelota ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el bate. Esta es la fuerza de reacción. Este par de interacciones es otro ejemplo de la tercera ley de Newton. La pelota de béisbol fuerza al bate en una dirección y el bate a la pelota en la dirección opuesta. Las dos fuerzas crean un par de interacción en diferentes objetos y son iguales en fuerza y ​​opuestas en dirección. La fuerza (F) de A (el bate) sobre B (la pelota) es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza de B sobre A: F (A sobre B) = – F (B sobre A).

Newton se dio cuenta de que si un objeto tira de otro, el segundo objeto también tira del primer objeto. Si un objeto empuja a otro, el segundo empuja hacia atrás al primer objeto. En otras palabras, por cada acción de una fuerza hay una reacción de otra fuerza.

Diagramas de pares de acción-reacción

Al clasificar las fuerzas de acción y reacción, es útil dibujar diagramas. Dibuja cada objeto aparte del otro. Represente cada fuerza como una flecha en la dirección apropiada. Las pautas de este cuadro pueden ayudarlo a clasificar las fuerzas de acción y reacción.

Considere la situación de sostener un libro en su mano. Puede dibujar un diagrama para usted y otro para el libro. ¿Hay pares de interacción? Puede utilizar flechas para representar la fuerza y ​​la dirección de la fuerza. En este caso, el par de interacción es la fuerza del libro sobre la mano y la fuerza de la mano sobre el libro.

Ejemplos de acción-reacción

Ya hemos revisado algunos ejemplos. Pero, ¿cuáles son algunos otros ejemplos de acción-reacción? Veamos un motor de cohete. La tercera ley de Newton explica cómo funcionan los motores de cohetes. Los gases calientes son expulsados ​​por la parte trasera del cohete. Esta es la fuerza de acción. Los gases ejercen una fuerza igual y opuesta sobre el cohete. Esta es la fuerza de reacción. La reacción empuja el cohete hacia arriba y del suelo.

Considere también lo que sucede cuando un buzo salta en un trampolín. La tabla retrocede y obliga al buceador a volar. La fuerza de acción ejercida sobre la tabla por el buceador provoca una fuerza de reacción de la tabla sobre el buceador. La fuerza del buzo sobre el tablero es igual y opuesta a la fuerza ejercida por el trampolín. Piense en la forma en que la fuerza del trampolín afecta el rendimiento del buceador. Cuanto mayor sea la fuerza ejercida sobre el trampolín, mayor será la inmersión.

Por último, piense en cómo un equipo utiliza la tercera ley del movimiento de Newton para mover un bote. Cuando se pone un remo en el agua, el agua ejerce una fuerza igual en ambos lados del remo. Sin embargo, cuando los miembros tiran de sus remos, la superficie del lado plano de los remos empuja contra el agua. El agua empuja los remos con una fuerza igual y opuesta. El barco se mueve en la dirección opuesta a los remos con una fuerza que es igual a la de los remos cuando empujan contra el agua. El barco se mueve porque las fuerzas contra él están desequilibradas. ¿Por qué crees que es importante que todos los miembros de la tripulación tiren de los remos al mismo tiempo? Bueno, si los miembros de la tripulación no trabajan juntos, sus propias fuerzas se equilibrarán entre sí, disminuyendo la fuerza desequilibrada general que están tratando de lograr.

Un aspersor de agua giratorio es otro ejemplo de fuerzas de acción y reacción. El agua sale del aspersor. Esta es la acción. La reacción es el movimiento de los brazos del rociador alejándose del agua. Siente el mismo tipo de reacción cuando sostiene una manguera de agua y abre el agua rápidamente. Es posible que haya visto a los bomberos luchando por controlar una manguera contra incendios. La manguera se ve forzada hacia atrás cuando el agua la abandona. Esta reacción dificulta el manejo de la manguera.

El pulpo y el calamar también utilizan la tercera ley del movimiento de Newton. Un pulpo o un calamar se mueve introduciendo primero agua en su cuerpo. Luego, el animal exprime con fuerza el agua de su cuerpo a través de una abertura detrás de su cabeza. La fuerza del agua expulsada mueve al animal en la dirección opuesta.

Aquí hay un ejemplo final al pensar en la Tercera Ley de Newton y la noción de que las fuerzas reaccionan en direcciones opuestas; acabas de inflar un globo. Primero, sosténgalo con la abertura hacia abajo y suéltelo. ¿En qué dirección se mueve el globo? Con la abertura hacia abajo, el globo se mueve hacia arriba. Vuelva a inflar el globo, sosténgalo en posición horizontal y suéltelo. ¿En qué dirección se mueve el globo? El globo se alejará horizontalmente del extremo por donde sale el aire. ¿Cómo explicarías por qué ambos globos no se mueven en la misma dirección? La dirección del movimiento es opuesta a la dirección del aire que escapa.

Resumen de la lección

Las fuerzas siempre actúan por parejas. La Tercera Ley del Movimiento de Newton establece que para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual y opuesta. Los pares de acción-reacción se pueden ver en todos los aspectos de la vida, desde el béisbol y el skate hasta los animales marinos y los cohetes. Al discernir una acción y una fuerza de reacción, es posible que desee considerar dibujar un diagrama que ilustre los objetos sobre los que actúa la fuerza y ​​la dirección de esas fuerzas.

Tercera ley del movimiento de Newton

• Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual y opuesta
• También llamados pares de acción-reacción
• Un diagrama de pares de acción-reacción a veces es útil para determinar la fuerza de acción y reacción

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado, debería poder:

• Recuerde la tercera ley del movimiento de Newton
• Explicar la relación entre las fuerzas de acción y reacción.
• Da un ejemplo de un par acción-reacción