A student reading a book over a background of equations
Fuerza Leyes de Newton Movimiento Newton Laws Tercera Ley de Newton

Tercera Ley de Newton es Fundamental

September 11, 2024
Elba M Sepulveda
An astronaut pulling a rover on a planet using a rope and a scene full of vegetation and sunlight.
Imagine: An astronaut pulling a rover on a planet using a rope and a scene full of vegetation and sunlight.

Objetivos

Terminada la lección podrás:

  • Explicar lo que establece la tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton establece lo siguiente:

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.  Con frecuencia se enuncia como “A cada acción siempre se opone una reacción igual”. 

En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

Otra forma de verlo es:

Si dos objetos interactúan, la fuerza F12, ejercida por el objeto 1 sobre el objeto 2, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1

Ecuación que muestra la relación entre dos fuerzas de igual magnitud pero opuestas según lo establece la tercera ley de Newton.
Una mujer y un hombre halando una soga
Unas flechas azules mostrando las fuerzas iguales realizadas por una mujer y un hombre halando una soga en direcciones opuestas.

Aspectos importantes

La Tercera Ley de Newton, también conocida como la ley de acción y reacción, establece que:

“Por cada acción, hay una reacción de igual magnitud pero en sentido opuesto.”

Este principio es crucial para comprender cómo interactúan los objetos entre sí cuando están en contacto o cuando influyen mutuamente a distancia (como con la gravedad o el electromagnetismo). A continuación, se explican algunos de los aspectos más importantes de esta ley:

1. Fuerzas siempre vienen en pares:

La tercera ley nos dice que las fuerzas nunca actúan solas. Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud pero en dirección opuesta sobre el primero. Este es el concepto fundamental de la acción y la reacción.

  • Ejemplo: Cuando empujas una pared, sientes una fuerza que la pared ejerce de vuelta hacia ti. Si no existiera esa fuerza de reacción, podrías atravesar la pared, lo que claramente no sucede.

2. Acción y reacción en diferentes cuerpos:

Las fuerzas de acción y reacción no se cancelan porque actúan en objetos distintos. Es decir, una fuerza actúa en un objeto y la fuerza de reacción actúa en otro. Esto es importante porque, aunque las magnitudes de las fuerzas son iguales y opuestas, no afectan al mismo objeto.

  • Ejemplo: En el caso de una persona que salta, la persona ejerce una fuerza hacia abajo sobre el suelo (acción), y el suelo ejerce una fuerza hacia arriba sobre la persona (reacción), lo que le permite elevarse del suelo.

3. Movimiento y acción-reacción:

Pateando una bola
Un atleta pateando una bola hace un efecto de acción y reacción.

Aunque las fuerzas de acción y reacción son iguales en magnitud, los efectos pueden ser muy diferentes dependiendo de las masas de los objetos involucrados. Un objeto más pequeño o con menos masa puede experimentar una aceleración mayor como resultado de la misma fuerza.

  • Ejemplo: Si pateas una pelota, la fuerza que ejerces sobre la pelota (acción) es igual a la que la pelota ejerce sobre tu pie (reacción). Sin embargo, debido a que la masa de la pelota es mucho menor que la tuya, la pelota se acelerará más y se moverá.

4. Aplicaciones en la vida diaria:

La tercera ley de Newton tiene aplicaciones prácticas en muchos aspectos de la vida cotidiana y la tecnología:

Lift off - push forces
Un transbordador es lanzado al espacio. La fuerza necesaria para levantarlo es la fuerza de empuje. (Lift off – push forces)
  • Desplazamiento de vehículos: En un coche, las ruedas empujan hacia atrás contra el suelo (acción), y el suelo ejerce una fuerza hacia adelante sobre las ruedas (reacción), lo que impulsa el coche hacia adelante.
  • Nado y vuelo: Los peces nadan empujando el agua hacia atrás (acción), y el agua empuja al pez hacia adelante (reacción). Los pájaros vuelan empujando el aire hacia abajo con sus alas, y el aire les devuelve una fuerza hacia arriba y adelante.
  • Cohetes y aviones a reacción: Los motores de un cohete expulsan gases hacia abajo a gran velocidad (acción), y como resultado, el cohete es impulsado hacia arriba (reacción).

5. Conservación del momento lineal:

crash tests
Pruebas de colisiones entre dos autos, uno rojo y el otro amarillo. Se observa la interacción entre ambos vehículos.

La tercera ley de Newton está vinculada con el principio de conservación del momento lineal. En un sistema aislado, el momento total no cambia si no hay fuerzas externas. Las fuerzas de acción y reacción entre dos objetos no alteran el momento total del sistema, solo redistribuyen el momento entre los objetos involucrados.

  • Ejemplo: En una colisión entre dos coches, el momento total antes del impacto es igual al momento total después del impacto, aunque individualmente los coches puedan cambiar de velocidad o dirección.

6. Interacciones a distancia:

La tercera ley de Newton no solo aplica a fuerzas de contacto directo, sino también a fuerzas a distancia, como la gravedad, el magnetismo o las fuerzas eléctricas. Si dos cuerpos se atraen gravitacionalmente, ambos ejercen la misma fuerza de atracción sobre el otro, aunque uno pueda tener una masa mucho mayor (como la Tierra y la Luna).

Ejemplo: La Tierra ejerce una fuerza gravitacional hacia abajo sobre un objeto (como una manzana), y la manzana ejerce una fuerza gravitacional hacia arriba sobre la Tierra. Aunque las fuerzas son iguales, la aceleración de la Tierra es imperceptible debido a su enorme masa en comparación con la manzana.

7. Independencia del tipo de fuerza:

La tercera ley es válida para todo tipo de fuerzas, ya sean de contacto directo (como cuando empujas un objeto) o fuerzas a distancia (como la gravedad o el magnetismo). En todos los casos, la fuerza de acción siempre está acompañada de una fuerza de reacción de igual magnitud y dirección opuesta.

Resumen:

La tercera ley de Newton es fundamental para entender cómo interactúan los objetos en el universo. Desde la propulsión de vehículos hasta los movimientos de los planetas, la ley de acción y reacción se manifiesta en múltiples escalas y sistemas. Esta ley nos ayuda a comprender que las fuerzas siempre ocurren en pares, y que aunque estas fuerzas son iguales, los efectos que producen pueden variar según las masas y las circunstancias.

Enlaces externos para explorar

  • Simulaciones: PhET

Vídeo

El siguiente vídeo explica las leyes de Newton

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