Tercera ley de Newton: acción y reacción

Completá la frase de la tercera ley de Newton: «Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces B ejerce sobre A otra fuerza con la misma $\dots$, la misma $\dots$ y sentido $\dots$». Poné después un ejemplo de la vida cotidiana.

Al caminar, tu pie empuja el suelo hacia atrás y, sin embargo, vos avanzás hacia adelante. Identificá la fuerza de acción y la de reacción: explicá quién ejerce cada una y sobre qué cuerpo actúa.

Si golpeás una pared con el puño te hacés daño, aunque la pared no se haya movido. Explicá, con la tercera ley de Newton, de dónde sale la fuerza que te duele.

Una nadadora avanza porque sus brazos empujan el agua hacia atrás. Explicá, con la tercera ley de Newton, por qué empujar el agua hacia atrás la hace avanzar hacia delante.

Para que un bote a remo avance, el remero empuja el agua hacia atrás con las palas de los remos. Explicá qué fuerza hace el agua sobre los remos y por qué el bote se mueve hacia adelante.

Para saltar hacia arriba flexionás las piernas y empujás el suelo hacia abajo. Explicá con la tercera ley por qué salís despedido hacia arriba. ¿Quién te empuja en realidad?

Dos patinadoras sobre hielo, paradas y frente a frente, se empujan con las manos, como se muestra en la figura. Ambas salen deslizándose en sentidos contrarios.

1. a) Identificá la acción y la reacción.
2. b) Si una tiene una masa de $40\ \text{kg}$ y la otra de $80\ \text{kg}$, ¿cuál se mueve más rápido? Razoná la respuesta combinando la tercera y la segunda ley.

Caminar sobre hielo pulido es casi imposible: los pies resbalan hacia atrás al intentar avanzar. Relacioná el problema con la fuerza de reacción del suelo que usamos para andar y explicá por qué con zapatos de suela rugosa sobre una vereda seca sí podemos caminar con normalidad.

Inflás un globo y lo soltás sin atar: sale disparado mientras se desinfla. ¿Qué fuerza lo impulsa? Identificá la acción y la reacción en este caso, indicando sobre qué cuerpo actúa cada una.

Un cohete sube porque expulsa gases a gran velocidad hacia abajo, como se muestra en la figura.

Identificá el par acción-reacción y explicá por qué el cohete acelera hacia arriba.

Un helicóptero se mantiene en el aire porque sus aspas empujan el aire hacia abajo. Explicá el par acción-reacción y por qué al helicóptero no le hace falta «apoyarse» en el suelo para subir.

El calamar se propulsa expulsando un chorro de agua por un sifón. Explicá cómo usa la tercera ley de Newton para escapar de sus depredadores y nombrá otro animal, o un medio de transporte, que se mueva por el mismo principio.

En la feria de ciencias quieren lanzar un cohete de botella: una botella de plástico con agua y aire a presión que expulsa el agua hacia abajo.

1. a) Explicá con la tercera ley qué impulsa la botella hacia arriba.
2. b) Predecí qué ventaja tiene expulsar el agua a mayor velocidad y justificalo con las leyes de Newton.
3. c) Cuando se acaba el agua, el cohete sigue subiendo un trecho y luego cae: explicá esos dos tramos usando la primera ley y el peso del cohete.

Al disparar, un cañón empuja la bala hacia delante y él mismo retrocede hacia atrás, como se muestra en la figura.

1. a) Explicá el retroceso con la tercera ley de Newton.
2. b) Si la fuerza sobre la bala y sobre el cañón es la misma, ¿por qué el cañón retrocede mucho más despacio de lo que sale la bala? Pensá en sus masas.

Un niño salta desde la proa de una barquita hacia el muelle, como se muestra en la figura. Al saltar, la barca se aleja hacia atrás y el niño casi cae al agua.

1. a) Explicá por qué se mueve la barca.
2. b) Predecí qué pasaría si saltara desde un gran ferry en lugar de desde una barquita. Razoná la respuesta pensando en las masas.

Al golpear una pelota con la raqueta, el tenista siente un golpe seco en el brazo.

1. a) Identificá la acción y la reacción del choque entre la raqueta y la pelota.
2. b) Explicá por qué la pelota, mucho más liviana, sale disparada mientras el brazo apenas se frena.

Cuando saltás, empujás la Tierra hacia abajo con una fuerza de $600\ \text{N}$ y la Tierra te empuja a vos hacia arriba con otros $600\ \text{N}$, como se muestra en la figura.

1. a) Calculá tu aceleración inicial si tu masa es de $60\ \text{kg}$ (hacé el cálculo simplificado, sin restar el peso).
2. b) La masa de la Tierra es de unos $6\cdot10^{24}\ \text{kg}$: calculá la aceleración que vos le producís a la Tierra.
3. c) Explicá por qué nadie nota que la Tierra se mueva cuando saltamos.

Una rana de $100\ \text{g}$ salta horizontalmente desde una hoja de nenúfar de $200\ \text{g}$ que flota quieta en el agua, como se muestra en la figura.

1. a) Si la rana empuja la hoja con una fuerza de $2\ \text{N}$, ¿con qué fuerza empuja la hoja a la rana? Justificalo con la tercera ley.
2. b) Pasá las masas a $\text{kg}$ y calculá la aceleración inicial de la rana y la de la hoja.
3. c) Explicá por qué la hoja retrocede menos de lo que salta la rana.

Alex ($50\ \text{kg}$) y Martina ($40\ \text{kg}$), ambos sobre monopatines y en reposo, se empujan mutuamente. Durante el empujón, cada uno ejerce sobre el otro una fuerza media de $100\ \text{N}$ durante $0,5\ \text{s}$.

1. a) ¿Con qué fuerza empuja Martina a Alex? ¿Y Alex a Martina?
2. b) Calculá la aceleración de cada uno mientras dura el empujón.
3. c) Calculá la velocidad de cada uno al separarse y comentá por qué el más liviano sale más rápido.

Un alumno afirma: «Si a toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario, las dos fuerzas se anulan y nada podría moverse jamás». Explicá dónde está su error, razonando sobre qué cuerpo actúa cada fuerza. Pensá en el caso de una persona caminando.

En una fábula, un caballo se niega a tirar del carro argumentando: «Si yo tiro del carro hacia delante con una fuerza, la tercera ley dice que el carro tira de mí hacia atrás con otra igual; así que nunca podremos movernos». Explicale con calma al caballo dónde se equivoca, indicando sobre qué cuerpo actúa cada fuerza y qué otras fuerzas (las del suelo sobre sus cascos) hacen posible el movimiento.

Un niño está dentro de un vagón de tren y empuja la pared del fondo con todas sus fuerzas: el vagón no se mueve. Sale fuera, al andén, empuja la misma pared desde allí y el vagón empieza a rodar, poco a poco.

1. a) Explicá con la tercera ley por qué desde dentro no consigue moverlo: pensá en qué fuerzas se ejercen entre el niño y el vagón (también en sus pies).
2. b) ¿Por qué desde fuera sí lo mueve? ¿Qué cuerpo recibe ahora la reacción?
3. c) Relacionalo con la imposibilidad de «levantarse a uno mismo tirándose de los pelos».

En una balsa a la deriva, sin corriente ni viento, un náufrago monta un ventilador a pilas que sopla contra la vela del barco para intentar avanzar, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Avanzará la balsa? Analizá las fuerzas entre el ventilador, el aire y la vela con la tercera ley.
2. b) ¿Y si quitara la vela y apuntara el ventilador hacia atrás, soplando el aire fuera del barco? Compará los dos casos.

Identificá, en cada escena, la fuerza de acción, la de reacción y el cuerpo sobre el que actúa cada una:

1. a) Un jugador de básquetbol pica la pelota contra el suelo.
2. b) Una bañista se impulsa contra la pared de la piscina para darse la vuelta.
3. c) Un ventilador de pie con rueditas, al encenderlo, tiende a moverse hacia atrás.