Ejercicios: Tercera ley: acción y reacción

Al caminar, tu pie empuja el suelo hacia atrás y, sin embargo, tú avanzas hacia delante. Identifica la fuerza de acción y la de reacción: explica quién ejerce cada una y sobre qué cuerpo actúa.

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

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

Completa 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 $\dots$». Pon después un ejemplo de la vida cotidiana.

Para que una barca de remos avance, el remero empuja el agua hacia atrás con las palas de los remos. Explica qué fuerza hace el agua sobre los remos y por qué la barca se mueve hacia delante.

Para saltar hacia arriba flexionas las piernas y empujas el suelo hacia abajo. Explica con la tercera ley por qué sales despedido hacia arriba. ¿Quién te empuja en realidad?

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

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

Identifica el par acción-reacción y explica por qué el cohete acelera hacia arriba.

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». Explica dónde está su error, razonando sobre qué cuerpo actúa cada fuerza. Piensa en el caso de una persona caminando.

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) Identifica 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? Razona la respuesta combinando la tercera y la segunda ley.

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

1. a) Explica 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? Piensa en sus masas.

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

Un helicóptero se mantiene en el aire porque sus aspas empujan el aire hacia abajo. Explica 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. Explica cómo usa la tercera ley de Newton para escapar de sus depredadores y nombra otro animal, o un medio de transporte, que se mueva por el mismo principio.

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) Explica por qué se mueve la barca.
2. b) Predice qué pasaría si saltase desde un gran ferry en lugar de desde una barquita. Razona la respuesta pensando en las masas.

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

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

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». Explica 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.

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

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

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) Explica con la tercera ley por qué desde dentro no consigue moverlo: piensa 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) Relaciónalo 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? Analiza 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? Compara los dos casos.

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? Justifícalo con la tercera ley.
2. b) Pasa las masas a $\text{kg}$ y calcula la aceleración inicial de la rana y la de la hoja.
3. c) Explica por qué la hoja retrocede menos de lo que salta la rana.

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

1. a) Un jugador de baloncesto bota el balón 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 ruedecillas, al encenderlo, tiende a moverse hacia atrás.

Álex ($50\ \text{kg}$) y Martina ($40\ \text{kg}$), ambos sobre patinetes 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 Álex? ¿Y Álex a Martina?
2. b) Calcula la aceleración de cada uno mientras dura el empujón.
3. c) Calcula la velocidad de cada uno al separarse y comenta por qué el más ligero sale más rápido.

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

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