Tercera ley de Newton

Tercera ley de Newton: si un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, entonces el objeto B debe ejercer una fuerza de igual magnitud en dirección opuesta sobre el objeto A.

Esta ley representa una cierta simetría en la naturaleza: las fuerzas siempre ocurren en pares, y un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre otro sin experimentar él mismo una fuerza. A veces, coloquialmente nos referimos a esta ley como una de acción-reacción, donde la fuerza ejercida es la acción y la fuerza experimentada como consecuencia es la reacción.

Podemos ver de inmediato a la tercera ley de Newton en acción al mirar cómo se mueve la gente. Considera una nadadora que se empuja de la pared de una piscina, como se ilustra a continuación.

Una nadadora empuja la pared con los pies, lo que causa que la pared empuje sobre sus pies debido a la tercera ley de Newton. 

La nadadora empuja contra la pared de la piscina con sus pies y se acelera en la dirección opuesta a la de su empujón. La pared ejerció una fuerza igual y opuesta sobre la nadadora. Podrías pensar que las dos fuerzas iguales y opuestas se cancelarían, pero no lo hacen porque actúan en diferentes sistemas. En este caso, hay dos sistemas que podríamos investigar: la nadadora o la pared. Si seleccionamos a la nadadora como el sistema de interés, como en la siguiente imagen, entonces $F_{\text{pared sobre pies}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, space, s, o, b, r, e, space, p, i, e, s, end text, end subscript es una fuerza externa en este sistema y afecta su movimiento. La nadadora se mueve en la dirección de $F_{\text{pared sobre pies}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, space, s, o, b, r, e, space, p, i, e, s, end text, end subscript. En contraste, la fuerza $F_{\text{pies sobre pared}}$F, start subscript, start text, p, i, e, s, space, s, o, b, r, e, space, p, a, r, e, d, end text, end subscript actúa sobre la pared y no sobre nuestro sistema de interés. Entonces $F_{\text{pies sobre pared}}$F, start subscript, start text, p, i, e, s, space, s, o, b, r, e, space, p, a, r, e, d, end text, end subscript no afecta directamente el movimiento de nuestro sistema y no cancela $F_{\text{pared sobre pies}}$F, start subscript, start text, p, a, r, e, d, space, s, o, b, r, e, space, p, i, e, s, end text, end subscript. Observa que la nadadora empuja en la dirección opuesta a la que se desea mover. La reacción a su empujón es entonces en la dirección deseada.

Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton

Algunos ejemplos donde actúan las fuerzas acción-reacción son los siguientes:

• Si una persona empuja a otra de peso similar, las dos se mueven con la misma velocidad pero en sentido contrario.
• Cuando saltamos, empujamos a la tierra hacia abajo, que no se mueve debido a su gran masa, y esta nos empuja con la misma intensidad hacia arriba.
• Una persona que rema en un bote empuja el agua con el remo en un sentido y el agua responde empujando el bote en sentido opuesto.
• Cuando caminamos empujamos a la tierra hacia atrás con nuestros pies, a lo que la tierra responde empujándonos a nosotros hacia delante, haciendo que avancemos.
• Cuando se dispara una bala, la explosión de la pólvora ejerce una fuerza sobre la pistola (que es el retroceso que sufren las armas de fuego al ser disparadas), la cual reacciona ejerciendo una fuerza de igual intensidad pero en sentido contrario sobre la bala.
• La fuerza de reacción que una superficie ejerce sobre un objeto apoyado en ella, llamada fuerza normal con dirección perpendicular a la superficie.

• Las fuerzas a distancia no son una excepción, como la fuerza que la Tierra ejerce sobre la Luna y viceversa, su correspondiente pareja de acción y reacción:

Actividad: leer y responder lo siguiente.

1) Una persona conduce un carro, el carro 1, hacia la derecha mientras empuja otro carro, el carro 2, el cual tiene un refrigerador gigante sobre él. La masa total del carro 2, el carro más el refrigerador, es tres veces la masa total del carro 1, el carro más la persona. Si la persona conduce con la suficiente fuerza para que los dos carros se aceleren hacia la derecha, ¿qué se puede decir con certeza de las magnitudes de las fuerzas sobre los carros?

Escoge una respuesta 
a) La fuerza sobre el carro 2 ejercida por el carro 1 es mayor en magnitud que la fuerza sobre el carro 1 ejercida por el carro 2..
b) La fuerza sobre el carro 2 ejercida por el carro 1 es menor en magnitud que la fuerza sobre el carro 1 ejercida por el carro 2.
c) La fuerza sobre el carro 2 ejercida por el carro 1 es igual en magnitud que la fuerza sobre el carro 1 ejercida por el carro 2.
d) La fuerza sobre el carro 2 ejercida por el carro 1 podría ser mayor o menor dependiendo del tamaño de la aceleración.

2)Un amigo y tú están jalando una cuerda tan fuerte como puedan en direcciones opuestas. ¿Cuál es la fuerza "igual y en dirección opuesta" a la fuerza de tu mano que jala la cuerda descrita por la tercera ley de Newton?

Escoge una respuesta

a) La fuerza de tu brazo que jala de tu mano

b) La fuerza de la cuerda que jala de la mano de tu amigo

c) La fuerza de la cuerda que jala de tu mano en la dirección opuesta

d) La fuerza de tu amigo que jala de la cuerda en la dirección opuesta

e) La fuerza de fricción entre el suelo y tus zapatos

3) Cuando un camión grande empuja un automóvil pequeño con una fuerza dada, el automóvil pequeño aplica una fuerza igual y opuesta sobre el camión.

      Verdadero       o                     Falso

4)Un caballo jala una carreta con una fuerza dada. Por la tercera ley de Newton, la carreta debe jalar al caballo hacia atrás con una fuerza igual y opuesta. Dado esto, ¿qué explica por qué el caballo y la carreta se pueden mover hacia adelante?

Escoge una respuesta 

a) Hay un breve instante donde el caballo tira antes de que la fuerza de reacción contraataque

b) La fuerza de la carreta es solo en reacción a la fuerza del caballo, por lo que no define la dirección del movimiento

c) La fuerza hacia adelante del caballo es suficientemente grande para superar la fuerza hacia atrás de la carreta y hacer que la carreta se mueva hacia adelante

d) La carreta rueda sobre las ruedas mientras que las pezuñas del caballo hacen tracción con el suelo

e) Las fuerzas hacia delante y hacia atrás son iguales, así que en realidad no puede avanzar