Significado de la tercera ley de Newton Definición, y ejemplos
Licenciada en Física
Definición formal
La Tercera Ley de Newton es la comprensión de la forma en la que interactúan dos cuerpos, cuyas fuerzas siempre vienen en pares, sentenciando que: si el cuerpo 1 trabaja con el cuerpo 2 a través de una fuerza llamada F12, entonces el segundo ejerce a su vez otra fuerza sobre primero, denominada F21, siendo igual en magnitud y dirección a F12, pero desarrollado en sentido contrario, expresándose en notación compacta como F12 = -F21. Las letras negritas enfatizan en texto impreso, el carácter vectorial de las fuerzas, por su parte la declaración de las fuerzas en subíndices señala con frecuencia la fuerza ejercida por el objeto 1 sobre el 2 y viceversa.
Aunque F12 + F21 = 0, es necesario destacar que la pareja de fuerzas actúa sobre cuerpos diferentes, tal como lo indican los subíndices. No obstante, las fuerzas involucradas deben ser del mismo tipo. Por ejemplo, si la Tierra atrae gravitacionalmente a un objeto hacia su superficie, el objeto a su vez atrae a la Tierra, pero la enorme diferencia de masas hace que el efecto sobre el planeta sea menos que insignificante.
A diferencia de las leyes Primera y Segunda que completan la obra de Newton de 1687, que hacen referencia a fenómenos aplicables a un solo cuerpo, explicando la inercia y la dinámica respectivamente, la tercera se basa en la relación directa entre dos cuerpos que practican un contacto físico entre ellos. Una de las fuerzas es la acción, y la otra es la reacción, no obstante, esta asignación es más bien coloquial, y en realidad cualquiera de ellas pueden ser consideradas como tales. Las tres leyes de Newton son el fundamento de la mecánica clásica, que gobierna las interacciones en el mundo cotidiano, así como en el universo a gran escala.
Ejemplos del libro en reposo y desplazamiento del automóvil
Fuerzas imperceptibles pero ciertamente presentes
A partir de esta ley, es posible saber de dónde vienen las fuerzas que actúan sobre un objeto. De este modo, se aprecia el típico y familiar ejemplo del libro en reposo, apoyado sobre la mesa, identificándose dos fuerzas sobre el mismo:
– El peso W aplicado por la Tierra.
– El apoyo que brinda la superficie de la mesa, llamado fuerza normal N.
El peso está dirigido verticalmente hacia abajo, mientras que la normal (que se llama así por ser perpendicular a la superficie) está dirigida verticalmente hacia arriba. Se puede decir que estas son las acciones sobre el libro y entre las dos se encargan de que él esté en reposo.
En cuanto a las fuerzas que el libro ejerce sobre los otros objetos están:
– La reacción que el libro ejerce sobre la Tierra, de hecho el libro jala a la Tierra con fuerza ascendente, pero el efecto es imperceptible, pues como ya se dijo, la masa de la Tierra es muchísimo mayor.
– El empuje del libro sobre la mesa, dirigido hacia abajo y que tiende a comprimirla, pero como la mesa es de material bastante rígido, se trata de otro efecto imperceptible.
Las fuerzas N y W ejercidas por la mesa y la Tierra respectivamente sobre el libro, tienen un efecto contrario, anulándose entre sí, pero es importante destacar que esto no se debe a la tercera ley de Newton, ya que normal y peso no son pares de acción y reacción. Y no lo son porque actúan sobre el mismo cuerpo (el libro) y los pares acción y reacción actúan siempre sobre cuerpos diferentes. Además, son fuerzas de naturaleza distinta, ya que el peso es una fuerza de acción a distancia, mientras que la normal es una fuerza de contacto.
¿Cómo se mueve el automóvil?
Con frecuencia se piensa que el motor del automóvil hace que este se mueva. Y claro que sin motor no hay coche que funcione, pero surge la siguiente cuestión: Si el motor forma parte del automóvil y un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre si mismo ¿cómo es que el motor hace que el automóvil se desplace?
El motor gira y se encarga de transmitir el movimiento a las ruedas delanteras o traseras del automóvil, que están en contacto con el pavimento. Entre esta superficie y los neumáticos hay una fuerza: el rozamiento o fricción.
Según la tercera ley de Newton, si los neumáticos aplican una fuerza f al pavimento, este a su vez ejerce una fuerza de la misma magnitud y sentido contrario sobre las ruedas, y es esta fuerza externa causada por el pavimento, la que finalmente se encarga de desplazar al automóvil.
Por eso, sin la fricción con el suelo, el movimiento de las personas y animales al andar, o el de los automóviles, no sería posible. Y en estas circunstancias, la fricción es algo que se agradece mucho, basta con imaginar tratar de moverse sobre una superficie helada y resbaladiza con poco rozamiento. Los resultados serían verdaderamente catastróficos.
Trabajo publicado en: Oct., 2020.
