Identificación de pares de fuerzas de acción y reacción

Las fuerzas vienen en pares

Crema de maní y mermelada. Truenos y relámpagos. Zapatos y calcetines. Películas y palomitas de maíz. ¿Qué tienen en común todas estas cosas? Sin lugar a dudas, son parejas increíbles. Es difícil imaginar uno sin el otro porque van muy bien juntos. Lo mismo ocurre con las fuerzas, ¡también vienen en pares! Cuando una fuerza actúa, hay una fuerza igual y opuesta actuando contra ella porque las fuerzas son el resultado de una interacción entre objetos.

Algunas de estas interacciones implican contacto físico real, como un bate de béisbol que golpea una pelota de béisbol y la envía volando. Otras interacciones son sin contacto, como la gravedad que lo empuja hacia la tierra mientras salta de un trampolín.

Independientemente, las fuerzas involucradas en una interacción siguen la tercera ley de movimiento de Newton , que establece que para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción opuesta e igual. Lo que esto significa es que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, ese segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.

Realmente no importa a qué fuerza llames la acción o reacción. Lo más importante de entender es que van juntos, como Bert y Ernie, el yin y el yang, y el rock and roll. Y estas dos fuerzas son siempre iguales en fuerza y ​​opuestas en dirección.

Identificación de acción y reacción

Es bastante sencillo identificar las fuerzas de acción y reacción entre objetos. Primero, ayuda a identificar la interacción en sí. Digamos que estás haciendo una flexión en el suelo. O tal vez una raqueta de tenis golpea una pelota de tenis. ¿Qué tal un cohete despegando del suelo?

Todos estos ejemplos son interacciones que dan como resultado fuerzas que se ejercen sobre los objetos involucrados en la interacción. Cuando empuja contra el suelo, ejerce una fuerza de acción sobre el suelo, mientras que el suelo ejerce una fuerza de reacción directamente sobre usted.

En un partido de tenis, la raqueta ejerce la fuerza de acción sobre la pelota y, cuando la pelota la golpea, ejerce una fuerza de reacción igual y opuesta sobre la raqueta.

El cohete se lanza porque empuja el gas que sale por la parte trasera para la fuerza de acción, mientras que el gas empuja el cohete hacia arriba con una fuerza de reacción.

Solo diferentes objetos

En cada uno de estos casos, la acción es la fuerza ejercida por el primer objeto sobre el segundo, y la fuerza de reacción es la fuerza ejercida sobre el primer objeto por el segundo. Lo importante a notar es que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre diferentes objetos en la interacción. ¡Dos fuerzas iguales y opuestas que actúan sobre el mismo objeto no forman un par acción-reacción!

Es por eso que las dos fuerzas opuestas no se cancelan. Si una pelota de fútbol se patea desde ambos lados al mismo tiempo, no va a ninguna parte, porque los dos pies que la patean ejercen fuerzas iguales y opuestas sobre la misma pelota y se anulan entre sí.

Sin embargo, cuando pateas una pelota de fútbol con un solo pie, ese pie ejerce una fuerza de acción sobre la pelota y, al mismo tiempo, la pelota ejerce una fuerza de reacción sobre tu pie. En este caso, las fuerzas no se cancelan, por lo que la pelota viaja por el aire.

El efecto de las fuerzas

Puede que te preguntes por qué despega la pelota pero te quedas de pie en el suelo. Esto tiene que ver con la masa de los objetos en la interacción. Eres mucho más masivo que la pelota, por lo que la pelota acelera. Ambos objetos ejercen la misma cantidad de fuerza, pero lo que es diferente es el efecto de las fuerzas sobre los diferentes objetos.

Echemos un vistazo más de cerca a esto. Piense en un cañón disparando una bala de cañón. Hay una interacción entre los dos objetos, por lo que hay fuerzas de acción y reacción. Sin embargo, el cañón retrocede solo levemente cuando dispara la bala de cañón, pero la bala de cañón sale volando por el aire.

Podemos observar la segunda ley del movimiento de Newton para ver por qué sucede esto. Esta ley establece que la aceleración es proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a la masa del objeto. Lo que esto significa es que cuando la fuerza aumenta, también lo hace la aceleración , que es un cambio en el estado de movimiento de un objeto. Pero a medida que aumenta la masa, la aceleración disminuye. Dado que las fuerzas son iguales, puede ver que la masa es realmente el jugador clave en cómo un objeto se ve afectado por las fuerzas que actúan sobre él.

Poniéndolo todo junto, tiene sentido que el cañón no acelere tanto como la bala de cañón porque el cañón es mucho más masivo. Más masa significa menos aceleración. La bala de cañón tiene mucha menos masa, por lo que se ve muy afectada por la fuerza de la interacción y sale disparada del cañón y viaja por el aire.

Esto es cierto para cualquier par de fuerzas de acción-reacción. Digamos que está conduciendo por la autopista y un error se estrella contra su parabrisas. Tu coche golpeando el bicho es la acción y el bicho golpeando tu parabrisas es la reacción. Si bien el error, desafortunadamente, se encuentra con una muerte prematura, su parabrisas apenas se da cuenta del evento. La fuerza ejercida sobre el insecto es la misma fuerza ejercida sobre el parabrisas, pero el efecto sobre el insecto es mucho mayor porque tiene una masa tan pequeña en comparación con su vehículo.

Acción es igual a reacción

Hay una cosa más a tener en cuenta sobre las fuerzas de acción-reacción: la acción siempre es igual a la reacción. Lo que esto significa es que no importa cuánta fuerza intente ejercer sobre un objeto, la acción solo puede ocurrir con tanta magnitud como la reacción pueda regresar.

Cuando chocó contra el insecto, su parabrisas no pudo ejercer más fuerza sobre el insecto de la que el insecto podría ejercer sobre su vehículo. Lo mismo ocurre con el fútbol: no puedes patearlo más fuerte de lo que te puede patear.

¿Aún no me crees? Pruebe esto en casa: sostenga un papel en el aire, déjelo caer y, cuando caiga, trate de golpearlo lo más fuerte que pueda. Lo que encontrará es que no importa qué tan fuerte lo golpee, no puede golpear el papel más fuerte de lo que puede devolverle el golpe. El papel simplemente no es capaz de ejercer una gran cantidad de fuerza, y dado que la acción y la reacción son siempre iguales en magnitud, esto evita que usted ejerza una gran cantidad de fuerza de acción sobre él.

Resumen de la lección

La tercera ley del movimiento de Newton nos dice que para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción opuesta e igual. En cualquier interacción entre dos objetos, el primer objeto ejerce una fuerza sobre el segundo y el segundo objeto ejerce una fuerza sobre el primer objeto que es igual en magnitud y opuesta en dirección.

Para simplificar, es más fácil llamar la fuerza del primer objeto la acción y la fuerza del segundo la reacción, pero realmente no importa siempre que comprenda la interacción y cómo los objetos están involucrados entre sí.

Las fuerzas de acción y reacción no se anulan entre sí porque actúan sobre objetos separados. Lo que es diferente en la interacción es el efecto de las fuerzas, no las fuerzas mismas. Los objetos menos masivos sentirán los efectos más que los objetos más masivos. Esto se debe a que la masa es inversamente proporcional a la aceleración , el cambio en el estado de movimiento de un objeto.

Más masa significa menos aceleración, menos masa significa mayor aceleración para el objeto. Un error desafortunado salpica en su parabrisas, ¡porque la aceleración del error es mucho mayor de lo que experimenta su vehículo!

Las fuerzas de acción y reacción son siempre iguales en magnitud, por lo que no es posible ejercer más fuerza sobre un objeto de la que puede ejercer hacia atrás. No importa cuánto lo intentes, no puedes golpear un pedazo de papel en el aire con más fuerza de lo que te puede devolver. Del mismo modo, su parabrisas no se agrieta cuando el insecto lo golpea porque la cantidad de fuerza de acción solo puede ser tan grande como la que ese pequeño insecto puede ejercer como reacción.

Los resultados del aprendizaje

Completar esta lección podría conducir a su capacidad para:

• Comprender la segunda y tercera leyes del movimiento de Newton
• Señale la correlación entre acción y reacción y fuerza
• Mira la relación entre masa y aceleración.