Tercera Ley de Newton, tambi茅n llamada Acci贸n y Reacci贸n, relaciona las fuerzas de interacci贸n entre dos cuerpos.

Cuando un objeto A ejerce una fuerza sobre otro objeto B, ese otro objeto B ejercer谩 una fuerza de la misma intensidad, direcci贸n y direcci贸n opuesta sobre el objeto A.

Debido a que las fuerzas se aplican a diferentes cuerpos, no se equilibran entre s铆.

Tercera ley de Newton: Ejemplos

Ejemplos:

  • Al disparar un disparo, un tirador es impulsado en la direcci贸n opuesta a la bala por una fuerza de reacci贸n al disparo.
  • En la colisi贸n entre un autom贸vil y un cami贸n, ambos reciben la acci贸n de fuerzas de la misma intensidad y direcci贸n opuesta. Sin embargo, encontramos que la acci贸n de estas fuerzas sobre la deformaci贸n de los veh铆culos es diferente. Por lo general, el autom贸vil est谩 mucho m谩s “arrugado” que el cami贸n. Esto se debe a la diferencia en la estructura del veh铆culo y no a la diferencia en la intensidad de estas fuerzas.
  • La tierra ejerce una fuerza atractiva sobre todos los cuerpos cerca de su superficie. Seg煤n la tercera ley de Newton, los cuerpos tambi茅n ejercen una fuerza atractiva en la Tierra. Sin embargo, debido a la diferencia de masa, encontramos que el desplazamiento sufrido por los cuerpos es mucho m谩s considerable que el sufrido por la Tierra.
  • Las naves espaciales utilizan el principio de acci贸n y reacci贸n para moverse. Al expulsar gases de combusti贸n, se conducen en la direcci贸n opuesta al escape de estos gases. Las naves se mueven al expulsar gases de combusti贸n

Aplicaci贸n de la tercera ley de Newton

Muchas situaciones en el estudio de la din谩mica presentan interacciones entre dos o m谩s cuerpos. Para describir estas situaciones aplicamos la Ley de Acci贸n y Reacci贸n.

Al actuar sobre diferentes cuerpos, las fuerzas involucradas en estas interacciones no se cancelan entre s铆.

Dado que la fuerza es una cantidad vectorial, primero debemos analizar vectoralmente todas las fuerzas que act煤an sobre cada cuerpo que constituye el sistema, se帽alando los pares de acci贸n y reacci贸n.

Despu茅s de este an谩lisis, establecemos las ecuaciones para cada cuerpo involucrado, aplicando la segunda ley de Newton.

Ejemplo:

Dos bloques A y B, con masas de 10 kg y 5 kg respectivamente, se apoyan en una superficie horizontal perfectamente lisa como se muestra en la figura a continuaci贸n. Una fuerza horizontal constante de intensidad de 30N act煤a sobre el bloque A. Determine:

a) la aceleraci贸n adquirida por el sistema
b) la intensidad de la fuerza que ejerce el bloque A sobre el bloque B

Primero, identifiquemos las fuerzas que act煤an en cada bloque. Para esto, aislamos los bloques e identificamos las fuerzas, de acuerdo con las siguientes figuras:

Donde:

fAB: fuerza que ejerce el bloque A sobre el bloque B
fBA: fuerza que ejerce el bloque B sobre el bloque A
N: fuerza normal, es decir, la fuerza de contacto entre el bloque y la superficie.
P: fuerza de peso

Los bloques no tienen movimiento vertical, por lo que la fuerza resultante en esta direcci贸n es cero. Por lo tanto, el peso y la fuerza normales se cancelan mutuamente.

Ya horizontalmente, los bloques tienen movimiento. Luego apliquemos la segunda ley de Newton (FR = m. a) y escribe las ecuaciones para cada bloque:

Bloque A:

F – fBA = mUn . el

Bloque B:

fAB = mB . el

Al unir estas dos ecuaciones, encontramos la ecuaci贸n del sistema:

F – fBA+ fAB= (mUn . a) + (mB . a)

Como la intensidad de fAB es igual a la intensidad de fBAporque uno es la reacci贸n a otro, podemos simplificar la ecuaci贸n:

F = (mUn + mB) el

Anular los valores dados:

30 = (10 + 5). el

Ahora podemos encontrar el valor de la fuerza que ejerce el bloque A sobre el bloque B. Usando la ecuaci贸n del bloque B, tenemos:

fAB = mB . el
fAB = 5. 2 = 10 N

Las tres leyes de Newton

El f铆sico y matem谩tico Isaac Newton (1643-1727) formul贸 las leyes b谩sicas de la mec谩nica, donde describe los movimientos y sus causas. Las tres leyes fueron publicadas en 1687 en el libro “Principios matem谩ticos de la filosof铆a natural”.

La tercera ley, junto con otras dos leyes (primera ley y segunda ley) forman los fundamentos de la mec谩nica cl谩sica.

Primera ley de Newton

Primera ley de Newton, tambi茅n llamada Ley de Inercia, establece que “un cuerpo en reposo permanecer谩 en reposo y un cuerpo en movimiento permanecer谩 en movimiento a menos que est茅 influenciado por una fuerza externa”

En resumen, la Primera Ley de Newton se帽ala que una fuerza debe actuar para cambiar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo.

Segunda ley de Newton

Segunda ley de Newton establece que la aceleraci贸n adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que act煤an sobre 茅l.

Ejercicios resueltos

1) UFRJ-1999

El bloque 1 de 4 kg y el bloque 2 de 1 kg que se muestran en la figura est谩n yuxtapuestos y soportados sobre una superficie horizontal plana. Se aceleran por la fuerza horizontal del m贸dulo de 10 N aplicado al bloque 1 y se deslizan sobre la superficie con una fricci贸n insignificante.

a) Determine la direcci贸n y la direcci贸n de la fuerza F12 ejercido por el bloque 1 sobre el bloque 2 y calcular su m贸dulo.
b) Determine la direcci贸n y la direcci贸n de la fuerza F21 ejercido por el bloque 2 en el bloque 1 y calcular su m贸dulo.

2) UFMS-2003

Se colocan en una mesa plana, horizontal y sin fricci贸n, dos bloques A y B como se muestra a continuaci贸n. Se aplica una fuerza horizontal de intensidad F a uno de los bloques en dos situaciones (I y II). Como la masa de A es mayor que la de B, es correcto afirmar que:

a) la aceleraci贸n del bloque A es menor que la de B en la situaci贸n I.
b) la aceleraci贸n de los bloques es mayor en la situaci贸n II.
c) la fuerza de contacto entre los bloques es mayor en la situaci贸n I.
d) la aceleraci贸n de los bloques es la misma en ambas situaciones.
e) la fuerza de contacto entre los bloques es la misma en ambas situaciones.