Tercera ley de Newton: pares de fuerzas de acción y reacción
Emma está de pie sobre una patineta y empuja una pared con las manos. La pared no se mueve, pero Emma sí rueda hacia atrás. ¿Cómo puede una pared «empujar» a alguien? Al final de la página lo explicamos.
Las fuerzas siempre vienen en pares
Una fuerza es un empujón o un jalón, y se mide en newtons (N). Una fuerza nunca existe sola: siempre es parte de una interacción entre dos objetos.
Cuando empujas una pared, tus manos empujan la pared. Al mismo tiempo, la pared empuja tus manos. Es lo que notas cuando empujas fuerte y sientes la presión en las palmas.
Para nombrar un par, usa esta plantilla: «A empuja (o jala) a B» y «B empuja (o jala) a A».
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Acción: la mano de Emma empuja la pared.
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Reacción: la pared empuja la mano de Emma.
Emma empuja una pared con la mano. Enuncia la tercera ley de Newton con tus propias palabras y nombra la fuerza de reacción que acompaña al empuje de Emma sobre la pared.
Emma empuja una pared con la mano. Enuncia la tercera ley de Newton con tus propias palabras y nombra la fuerza de reacción que acompaña al empuje de Emma sobre la pared.
Un jugador de fútbol (soccer) patea una pelota con una fuerza de $20\ \text{N}$ hacia la derecha. ¿Cuál es el tamaño y la dirección de la fuerza que la pelota ejerce…
Un jugador de fútbol (soccer) patea una pelota con una fuerza de $20\ \text{N}$ hacia la derecha. ¿Cuál es el tamaño y la dirección de la fuerza que la pelota ejerce sobre el pie del jugador? ¿Estas dos fuerzas actúan sobre el mismo objeto o sobre objetos diferentes?
Las fuerzas de un par actúan sobre objetos distintos
Este es el punto clave. Las dos fuerzas de un par son iguales, pero cada una actúa sobre un objeto diferente. Por eso no se cancelan: para saber si un objeto cambia su movimiento, solo cuentan las fuerzas que actúan sobre ese objeto.
Vuelve a Emma en la patineta. La fuerza de la pared sobre Emma actúa sobre Emma, y la fuerza de Emma sobre la pared actúa sobre la pared. La patineta tiene ruedas y casi no hay fricción, así que esa fuerza sobre Emma la hace rodar hacia atrás. La pared está unida al edificio y al suelo, que la sostienen con fuerzas enormes, así que no se mueve. Las fuerzas son iguales; los efectos son distintos.
Un cohete funciona igual. El motor empuja el gas caliente hacia atrás (fuerza sobre el gas) y el gas empuja el cohete hacia adelante (fuerza sobre el cohete). No necesita aire para empujar: empuja contra su propio gas.
Jayden está parado sobre una patineta y empuja una pared. Rueda hacia atrás, alejándose de la pared. Identifica el par de acción y reacción en esta interacción. Luego…
Jayden está parado sobre una patineta y empuja una pared. Rueda hacia atrás, alejándose de la pared. Identifica el par de acción y reacción en esta interacción. Luego explica por qué Jayden se mueve pero la pared no parece moverse.
Un cohete en el espacio expulsa gas caliente por su motor hacia atrás. No hay aire contra el cual el cohete pueda empujar. Usando la tercera ley de Newton, explica cómo…
Un cohete en el espacio expulsa gas caliente por su motor hacia atrás. No hay aire contra el cual el cohete pueda empujar. Usando la tercera ley de Newton, explica cómo el cohete aun así aumenta su rapidez. Identifica las dos fuerzas del par de acción y reacción y el objeto sobre el que actúa cada una. Luego explica por qué las dos fuerzas iguales no se cancelan.
Fuerza neta: fuerzas balanceadas y no balanceadas
Ahora miramos un solo objeto y todas las fuerzas que actúan sobre él. La fuerza neta ($F_{\text{net}}$) es el resultado de combinarlas.
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Fuerzas en el mismo sentido: se suman.
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Fuerzas en sentidos contrarios: se restan; la neta apunta hacia la más grande.
Si la fuerza neta es $0\ \text{N}$, las fuerzas están balanceadas y el movimiento del objeto no cambia. Si es distinta de cero, están no balanceadas y el movimiento cambia.
Sobre una caja en una mesa actúan dos fuerzas horizontales: $15\ \text{N}$ hacia la derecha y $15\ \text{N}$ hacia la izquierda. ¿Las fuerzas están balanceadas o no…
Sobre una caja en una mesa actúan dos fuerzas horizontales: $15\ \text{N}$ hacia la derecha y $15\ \text{N}$ hacia la izquierda. ¿Las fuerzas están balanceadas o no balanceadas? ¿Cuál es la fuerza neta sobre la caja?
Tres fuerzas horizontales actúan sobre una caja que se arrastra por el piso: un jalón de $50\ \text{N}$ hacia la derecha, una fuerza de fricción de $12\ \text{N}$ hacia…
Tres fuerzas horizontales actúan sobre una caja que se arrastra por el piso: un jalón de $50\ \text{N}$ hacia la derecha, una fuerza de fricción de $12\ \text{N}$ hacia la izquierda y un empuje de $8\ \text{N}$ hacia la izquierda de una segunda persona. Calcula la fuerza neta sobre la caja, indica su dirección y di si las fuerzas están balanceadas o no balanceadas.
Cómo reconocer un verdadero par de reacción
Un libro descansa sobre un escritorio. La gravedad jala el libro hacia abajo con $10\ \text{N}$ y el escritorio lo empuja hacia arriba con $10\ \text{N}$ (fuerza normal). Son iguales y opuestas, pero ¿son un par de acción y reacción? No: las dos actúan sobre el libro. Están balanceadas.
Para encontrar la verdadera reacción, usa la plantilla «A sobre B» y cámbiala por «B sobre A»:
| Acción | Reacción |
|---|---|
| El escritorio empuja al libro hacia arriba | El libro empuja al escritorio hacia abajo |
| La Tierra jala al libro hacia abajo (gravedad) | El libro jala a la Tierra hacia arriba |
| Un resorte jala la mochila hacia arriba | La mochila jala el resorte hacia abajo |
Un libro descansa sobre un escritorio. La gravedad jala el libro hacia abajo con $10\ \text{N}$ y el escritorio empuja el libro hacia arriba con $10\ \text{N}$. Un…
Un libro descansa sobre un escritorio. La gravedad jala el libro hacia abajo con $10\ \text{N}$ y el escritorio empuja el libro hacia arriba con $10\ \text{N}$. Un estudiante dice: «Estas fuerzas son un par de acción y reacción porque son iguales y opuestas». Decide si el estudiante tiene razón. Nombra la verdadera fuerza de reacción al empuje del escritorio sobre el libro.
Una mochila de $2\ \text{kg}$ cuelga en reposo de una balanza de resorte. Más tarde, Malik jala la mochila hacia arriba y esta acelera hacia arriba. (a) Con la mochila…
Una mochila de $2\ \text{kg}$ cuelga en reposo de una balanza de resorte. Más tarde, Malik jala la mochila hacia arriba y esta acelera hacia arriba. (a) Con la mochila en reposo, enumera las fuerzas verticales sobre ella y decide si están balanceadas. (b) Mientras acelera hacia arriba, compara la fuerza hacia arriba de la balanza con la fuerza de gravedad hacia abajo y di si las fuerzas están balanceadas. (c) Nombra la fuerza de reacción al jalón de la balanza sobre la mochila.
Vuelve al principio: la pared empuja a Emma porque Emma empuja la pared. La pared no puede evitarlo, es una interacción. Emma rueda porque la fuerza actúa sobre ella y casi no hay fricción que la detenga.
Resumen
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Las fuerzas vienen en pares: si A empuja a B, B empuja a A con una fuerza igual y de dirección opuesta.
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Las dos fuerzas de un par actúan sobre objetos distintos, por eso no se cancelan.
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La fuerza neta sobre un objeto se obtiene sumando fuerzas del mismo sentido y restando las de sentido contrario.
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Fuerza neta de $0\ \text{N}$ significa fuerzas balanceadas; distinta de cero, no balanceadas y el movimiento cambia.
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Para hallar una reacción, cambia «A sobre B» por «B sobre A».