Tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton es una de las tres leyes del movimiento que estableció Isaac Newton como parte de las leyes de la dinámica.

Enunciado de la tercera ley de Newton

A toda fuerza de acción corresponde una fuerza de reacción de igual magnitud pero en sentido opuesto.

Explicación de la tercera ley de acción y reacción

La tercera ley de Newton explica que si alguien toca algo, ese algo ejerce la misma fuerza sobre la persona. Esto es, cuando un objeto o cuerpo 1 aplica una fuerza sobre un cuerpo 2, el cuerpo 2 aplica la misma fuerza sobre el cuerpo 1, pero en sentido contrario.

Una idea común de fuerza son los actos de empujar, halar o deformar que se puede producir por la interacción de dos cuerpos u objetos.

Enunciado matemático de la tercera ley de Newton

negrita F con negrita arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima subíndice negrita 1 negrita espacio negrita sobre negrita espacio negrita 2 fin subíndice igual menos negrita F con flecha derecha encima subíndice negrita 2 negrita espacio negrita sobre negrita espacio negrita 1 fin subíndice

Es decir:

La fuerza de acción del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2 es igual a la fuerza de reacción del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1 en sentido contrario.

Características de la tercera ley de Newton

  • La fuerza de acción y la fuerza de reacción no actúa sobre el mismo cuerpo.
  • Se establece entre pares de fuerza, también conocidos como pares de acción-reacción.
  • Se establece cuando hay un contacto directo entre dos cuerpos.
  • Las fuerzas son de igual magnitud o medida pero en dirección opuesta.
  • Estos fuerzas no se cancelan entre sí.
  • Las fuerzas son de la misma magnitud independiente de la masa de los cuerpos que interactúan.

Ejemplos de la tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton se encuentra en infinidad de ejemplos en nuestra vida cotidiana. Te presentamos diez ejemplos interesantes de cómo funciona la ley de acción y reacción.

1. Carros chocones

tercera ley de newton carros chocones
La fuerza que ejerce el carro chocón 1 sobre el 2 (F1-2 es igual a la que ejerce el carro chocón 2 sobre el 1 (F2-1).

La diversión de los carros chocones en las ferias se basa en las leyes de Newton. Cuando un carro golpea a otro, está recibiendo al mismo tiempo un golpe que lo impulsa hacia atrás. No importa que uno de los carros esté parado, este ejerce la misma fuerza sobre el carro que le acaba de golpear.

2. Halar la cuerda

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En el juego de halar la cuerda, los perros interactúan con la cuerda, no con el otro perro.

Un ejemplo interesante de la aplicación de la tercera ley de Newton es el juego de halar la cuerda. Cuando dos personas estan halando una cuerda cada uno en dirección opuesta, la fuerza se esta aplicando a la cuerda y no a la otra persona. Es decir, las fuerzas que interactúan son la de la persona con la cuerda y viceversa.

En este caso, cuando uno hala la cuerda, puede sentir simultáneamente que la cuerda está halando de uno.

3. Despegue de los cohetes

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Sistema de lanzamiento al espacio del Centro Espacial Kennedy (Créditos NASA).

La tercera ley de Newton explica por qué despega un cohete. En el cohete, se quema el combustible, se calienta el gas que es expulsado del cohete. Como reacción, el gas caliente empuja de vuelta al cohete, impulsándolo hacia arriba y adelante.

4. Empujar el carro

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El hombre empuja el carro y el carro empuja al hombre.

Cuando alguien empuja un carro o vehículo, el cuerpo empuja con la misma fuerza al hombre en sentido contrario.

5. Patear la pelota

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Cuando el jugador patea la pelota, la misma fuerza que la pelota recibe es aplicada en el pie.

Cuando se patea un balón de fútbol, el pie ejerce una fuerza para lanzarlo hacia adelante y al mismo tiempo siente una fuerza hacia atrás ejercida por el balón.

6. Jugando tenis

raqueta y pelota de tennis tercera ley de Newton
Cuando se golpea la pelota con la raqueta, la pelota empuja la raqueta también.

Cuando una raqueta de tenis golpea la pelota, en el momento de contacto la raqueta ejerce una fuerza en la pelota. Al mismo tiempo, la pelota ejerce la misma fuerza sobre la raqueta, haciendo que esta retroceda.

7. Clavar un clavo

martillo y clavo tercera ley de newton
La fuerza que el martillo ejerce sobre el clavo es igual a la fuerza que ejerce el clavo sobre el martillo.

Cuando el martillo aplica una fuerza sobre un clavo (Fmartillo-clavo), al mismo tiempo el clavo ejerce una fuerza sobre el martillo (Fclavo-martillo. Por eso podemos ver en martillos de mala calidad, la marca producida por el clavo.

8. El columpio

Cuando estamos en un columpio y alguien nos empuja, esa persona experimenta una fuerza que lo empuja hacia atrás; si no está bien apoyado puede caer por el impulso.

9. Patinadoras sobre hielo

patinadoras tercera ley de Newton
La patinadora A empuja a la patinadora B y viceversa.

El patinaje sobre hielo está lleno de ejemplos de las diferentes leyes de la mecánica de Newton. Cuando dos patinadoras se empujan, vemos como simultáneamente ambas patinan hacia atrás, como efecto de la fuerza que reciben de la compañera. Los patines permiten el deslizamiento hacia atrás sobre el hielo.

10. La caminata espacial

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En el espacio también se cumple la tercera ley de Newton.

¿Qué le pasaría a un astronauta que está haciendo una reparación en el exterior de la Estación Espacial Internacional y golpea un módulo? Pues, con la misma fuerza que golpea al módulo, este lo golpearía de vuelta y el astronauta adquirirá una aceleración que lo alejará de la estación indefinidamente, de no ser por los cables que lo mantienen conectado.

Ejercicios resueltos de la tercera ley de Newton

1. En esta frase hay un error: ¿Cuál es?

Una persona empuja una caja con una fuerza dada. La caja, a su vez, empuja a la persona con una fuerza igual y opuesta, por lo que ni la caja, ni la persona se mueven.

Respuesta: Las fuerzas de un par acción-reacción actúan sobre cuerpos diferentes, en este caso, la fuerza de la persona actúa sobre la caja, y la fuerza de la caja actúa sobre la persona. Esto es, cada cuerpo experimenta el efecto debido a la fuerza que sobre él actúa. Como las fuerzas se aplican en cuerpos diferentes, los efectos no se anulan, es decir, tanto la caja como la persona se mueven.

2. ¿Cuáles son los pares de acción-reacción en los siguientes casos?

a) Un objeto colgado de una cuerda amarrada a la rama de un árbol.

Respuesta: en este caso tenemos,

  • la fuerza que ejerce el objeto sobre la cuerda igual a la fuerza que la cuerda ejerce sobre el objeto y
  • la fuerza que ejerce la cuerda sobre la rama es igual a la fuerza que la rama ejerce sobre la cuerda.

b) Un caballo halando una carreta.

Respuesta: en este caso tenemos,

  • la fuerza que ejerce el caballo sobre el suelo igual a la fuerza que el suelo ejerce sobre las pezuñas del caballo, que lo hace moverse hacia adelante, y
  • la fuerza que la carreta ejerce sobre el suelo que es igual a la fuerza que ejerce el suelo sobre la carreta.

3. Un auto de 3000 kg choca contra un camión de 30 toneladas con una fuerza de 15 mil N. ¿Cuál es el valor de la fuerza que el camión ejerce sobre el auto?

Respuesta: por la ley de acción y reacción sabemos que la fuerza que ejerce el camión sobre el auto es de la misma magnitud, es decir, 15 mil N.

4. Cuando un auto y un camión con una velocidad de 100 hm/h chocan de frente ¿Cuál es la información correcta?

a) La fuerza que el camión ejerce sobre el auto es mayor pues este tiene mayor masa.

b) La fuerza que el auto ejerce es despreciable porque el camión es mucho más grande.

c) lLa fuerza que el camión y el auto ejercen uno sobre el otro son iguales.

Respuesta: la información correcta es la c, ya que la fuerza de colisión entre el auto y el camión son iguales.

5. ¿Por qué es difícil caminar sobre el hielo?

Cuando caminamos, el pie ejerce una fuerza hacia atrás sobre el suelo. Por la tercera ley de Newton, el suelo ejerce una fuerza igual pero hacia adelante sobre el pie, empujando el pie. Gracias a la fuerza de rozamiento del suelo y el pie podemos caminar. La superficie del hielo resbalosa ejerce una fuerza de rozamiento mucho menor por lo que resulta más difícil caminar sobre hielo.

Experimentos de la tercera ley de Newton

  1. Busca una silla con ruedas. Colócate frente a una pared y empuja la pared. ¿Qué sucede?
  2. Sentado sobre la silla con ruedas, empuja a un compañero que esté parado firme. ¿Quién se movió de su sitio?
  3. Coloca un clavo sobre un pedazo de madera y golpéalo con un martillo. ¿Que sientes en tu mano cuando el martillo golpea el clavo?
  4. Construye un carrito con dos carretes de hilo o con LEGO y deja una abertura para colocar un globo inflado. En la boca del globo, coloca una pajilla e inflalo, tapando la salida mientras colocas el globo en el carrito. Deja salir el aire del globo. ¿Qué sucede con el carrito?