Tercera Ley de Newton: Acción y Reacción
Objetivos:
- Comprender la Tercera Ley de Newton y su formulación matemática.
- Identificar ejemplos de acción y reacción en situaciones cotidianas y en sistemas físicos más complejos.
- Analizar cómo las fuerzas de acción y reacción actúan sobre objetos y afectan su movimiento.
- Aplicar el concepto de acción y reacción para resolver problemas prácticos en física.
- Explorar aplicaciones de la Tercera Ley de Newton en la tecnología, la ingeniería y el día a día.
Contenido:
Imagina que estás flotando en el espacio, completamente inmóvil. De repente, decides empujar una caja que está a tu lado. Sin darte cuenta, ese simple acto te hace retroceder en la dirección opuesta. ¿Por qué sucede esto? Bienvenido al fascinante mundo de la Tercera Ley de Newton: por cada acción, hay una reacción igual y opuesta. En esta lección, explorarás cómo esta ley fundamental de la física se manifiesta en todo lo que haces, desde el lanzamiento de un cohete hasta el simple hecho de caminar.
¿Qué es la Tercera Ley de Newton?
La Tercera Ley de Newton, también conocida como la ley de acción y reacción, establece que “para cada acción, existe una reacción igual y opuesta.” Esto significa que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud pero en la dirección opuesta sobre el primero.
Este principio es fundamental para entender cómo interactúan los objetos entre sí. No importa si estás empujando un carro, lanzando una pelota o caminando por la calle; siempre que ejerzas una fuerza sobre algo, ese algo ejercerá una fuerza de regreso.
Formulación Matemática
La ley se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:
Facción = −Freacción
Donde:
- Facción es la fuerza ejercida por el primer objeto sobre el segundo.
- Freacción es la fuerza que el segundo objeto ejerce sobre el primero.
Ambas fuerzas tienen la misma magnitud pero direcciones opuestas. Es importante notar que estas fuerzas no se anulan entre sí porque actúan en objetos diferentes.
Resolución de ejercicios
Actividades para reforzar lo aprendido
Experimento de Propulsión con Globos
Objetivo: Visualizar la Tercera Ley de Newton utilizando globos como propulsores.
Materiales:
- Globos
- Cuerda o hilo
- Pajillas (popotes)
- Cinta adhesiva
Instrucciones:
- Montaje: Ata una cuerda o hilo entre dos puntos fijos (como dos sillas o mesas). Asegúrate de que la cuerda esté tensa.
- Prepara el “Cohete”: Inserta una pajilla en la cuerda. Luego, infla un globo sin atarlo y pégalo a la pajilla usando cinta adhesiva.
- Lanzamiento: Suelta el globo y observa cómo se desplaza a lo largo de la cuerda. La fuerza con la que el aire es expulsado del globo (acción) impulsa el globo en la dirección opuesta (reacción).
- Análisis: Repite el experimento variando la cantidad de aire en el globo y observa cómo afecta la distancia que recorre. Escribe tus observaciones y relaciona los resultados con la Tercera Ley de Newton.
Construcción y Análisis de una Catapulta
Objetivo: Experimentar con la Tercera Ley de Newton construyendo una catapulta funcional.
Materiales:
- Palos de helado
- Gomas elásticas
- Cuchara de plástico
- Pegamento
- Proyectiles ligeros (como pelotas de algodón o papel)
Instrucciones:
- Construcción: Usa los palos de helado y las gomas elásticas para construir una catapulta simple. Fija la cuchara en un extremo para usarla como el brazo de lanzamiento.
- Pruebas: Coloca un proyectil en la cuchara, tira del brazo hacia atrás y suéltalo para lanzar el proyectil.
- Análisis: Observa cómo la fuerza que ejerces al tirar del brazo (acción) genera una fuerza igual y opuesta que lanza el proyectil (reacción).
- Variedad de Pruebas: Experimenta lanzando diferentes objetos y variando la fuerza aplicada. Anota cómo cambia la distancia alcanzada en función de la fuerza aplicada.
- Conclusiones: Escribe un breve informe sobre tus observaciones y cómo la catapulta demuestra la Tercera Ley de Newton.