2.3 Tercera ley de Newton

Observa el movimiento del cochecito del siguiente vídeo:

Vídeo de onio72 en Youtube

¿Cómo podrías explicar el movimiento del cochecito? Para que cambie su estado de movimiento (del reposo a desplazarse con una determinada velocidad) es necesario que se vea sometido a una fuerza. ¿Quién eferce esa fuerza? ¿Quién empuja hacia delante al cochecito? Es muy probable que ya estés pensando en el aire del interior del globo. Efectivamente, cuando soltamos el globo este expulsa el aire de su interior. ¿Cómo lo expulsa? Empujando al aire hacia detrás. Entonces, ¿por qué se mueve el cochecito hacia delante? La explicación nos la proporciona la tercera ley de Newton, también denominada ley de acción y reacción.

Actividad

Tercera ley de Newton:

Cada vez que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce sobre el primero una fuerza igual y opuesta.

Imagen de Onio72 en Wikimedia Commons licenciada bajo CC BY 3.0

Imagen de elaboración propia

La tercera ley de Newton es conocida también como Principio de acción y reacción.

Cuando dos cuerpos 1 y 2 interaccionan, el cuerpo 1 hace una fuerza sobre el 2, _, que se llama acción y el cuerpo 2 hace una fuerza sobre el 1, , que se llama reacción. Estas dos fuerzas cumplen la tercera ley de Newton:

La acción y la reacción están presentes en cada interacción. Ambas actúan simultáneamente, pero cada una lo hace sobre un cuerpo distinto.

Al calcular la fuerza resultante sobre un cuerpo, sólo debes considerar una de ellas, ya que la otra actúa sobre el otro cuerpo.

AV - Pregunta de Elección Múltiple

Ejemplo o ejercicio resuelto

Dibuja las fuerzas que actúan sobre un libro apoyado encima de una mesa. ¿Cuáles son los pares acción-reacción?

Retroalimentación

Acción y reacción entre el libro y la mesa

Imagen de elaboración propia

Sobre un cuerpo apoyado sobre una mesa actúan dos fuerzas:

La fuerza peso debida a la atracción gravitatoria de la Tierra. Esta fuerza es vertical y apunta hacia abajo.
La fuerza normal que ejerce el plano de la mesa en dirección vertical y hacia arriba.

Dado que el libro se encuentra en reposo, ambas fuerzas deben ser iguales. Pero ojo, aunque sean iguales en módulo y de sentido contrarios, no son un par acción-reacción.

¿Por qué?

Pues porque la fuerza peso la ejerce la Tierra sobre nuestro libro y su reacción es una fuerza igual y de sentido contrario que ejerce el libro sobre el planeta Tierra. Esta fuerza no tiene efectos apreciables porque aplicada sobre un objeto tan masivo como la Tierra no produce ninguna aceleración medible.

Por otro lado la fuerza normal es ejercida por la mesa sobre el libro. Su reacción será una fuerza ejercida por el libro sobre la mesa, igual y de sentido contrario.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Imagen de elaboración propia

Dos cajas de 20 y 30 kg de masa respectivamente, se encuentran apoyadas sobre una superficie horizontal sin rozamiento, una apoyada en la otra. Si empujamos el conjunto con una fuerza de 100 N. ¿Cuál es la aceleración de cada masa?¿Qué fuerza ejercerá cada caja sobre la otra?

Retroalimentación

Primero pensamos qué fuerzas actúan sobre cada cuerpo. Sobre el primer cuerpo actúa una fuerza externa de 100 N hacia la derecha, su fuerza peso verticalmente hacia abajo y la normal del plano hacia arriba. Sobre el cuerpo segundo actúa también el plano con otra fuerza normal, vertical y hacia arriba, y el peso. Pero cuando empujamos al cuerpo 1, este empuja al cuerpo 2 y según la 3ª ley de Newton el cuerpo 2 empuja en sentido contrario con una fuerza de igual intensidad al cuerpo 1.

Imágenes de elaboración propia

De acuerdo con la 3ª ley de Newton, en módulo F₂₁=F₁₂.

Aplicando la 2ª ley de Newton, a cada caja:

Eje horizontal:

1ª caja: F - F₂₁ = m₁·a

2ª caja: F₁₂ = m₂·a

Eje vertical:

1ª caja: N₁ - m₁·g = 0

2ª caja: N₂ - m₂·g = 0

Sumando las dos ecuaciones primeras podemos despejar la aceleración:

F = (m₁ + m₂) · a ; 100 = (20 + 30)·a

a = 2 m/s²

y sustituyendo en la segunda ecuación:

F₁₂ = m₂·a = 20·2 = 40 N

Por lo tanto, la fuerza que ejerce la caja 1 sobre la 2 es de 40 N. La fuerza que ejerce la caja 2 sobre la 1 es igual en módulo y dirección y de sentido contrario.

2.3 Tercera ley de Newton

Actividad

AV - Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

Respuestas

Retroalimentación

Solution

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación