Física

miércoles, 3 de diciembre de 2025

Tercera Ley de Newton: Principio de Acción y Reacción.

Recordemos las dos primeras leyes de Newton. La primera, el principio de Inercia, nos hacía notar que siempre necesitamos una fuerza para modificar el movimiento de un cuerpo, es decir ya sea para moverlo o para detenerlo, aunque sea un poco… En la segunda ley ya pudimos tener una aproximación a lo que significa ese cambio de movimiento, lo llamamos aceleración y además nos daba la clave, la fórmula, para poder conocer el valor de esa fuerza. A su vez, nos definió el concepto de fuerza. Pero… Existe una tercera ley. Principio de ACCIÓN y REACCIÓN. Dice lo siguiente: “Toda fuerza aplicada sobre un cuerpo (acción), genera automáticamente otra fuerza (reacción), de igual intensidad, en la misma dirección pero en sentido contrario” Para entender ésta definición, vamos a tener que saber muy bien la diferencia entre, dirección y sentido. Empecemos por un ejemplo. Pensemos en una calle. Supongamos que la calle va de norte a sur, y uno puede circular a la ida o la vuelta, es decir de sur a norte, o de norte a sur. Esa es la dirección de la calle, Norte-Sur ó Sur-Norte, indistintamente. Pero... cuando llegamos a una esquina, de pronto nos encontramos con otra calle, que tiene otra dirección... Este-Oeste ó Oeste-Este. Las dos calles, tienen DISTINTA DIRECCIÓN. ¿Pero y el sentido? ¿Qué sentido tienen esas calles? Bueno, si la calle es doble mano, tiene doble sentido, es decir se puede circular hacia el Norte o hacia el Sur, en ambos sentidos. ¿Pero que sucede si la calle es mano única? Si queremos evitar accidentes, vamos a tener que respetar el SENTIDO de la calle, por ejemplo si su sentido fuera sólo Norte-Sur y nosotros quisiéramos ir en sentido Sur-Norte, estaríamos yendo contramano. Entonces , ir contramano es ir en sentido contrario, pero seguimos yendo en la misma dirección. DIRECCIÓN es POR DONDE vamos. SENTIDO es HACIA DONDE vamos. Ahora volvamos al principio de Acción y Reacción. “Toda fuerza aplicada a un cuerpo….” Es la fuerza que vamos a tener que aplicar a un cuerpo para poder moverlo, a esta fuerza la llamamos acción, porque es justamente la acción que aplicamos a un cuerpo. Hasta ahí es simple, aplicamos una fuerza, el cuerpo se mueve. La definición continúa diciendo… “genera automáticamente otra fuerza….” Ahí es donde podemos empezar a dudar… Por ejemplo. ¿Que sucede si empujamos un libro? ¿El libro nos devuelve una fuerza? En realidad, el libro está ejerciendo una resistencia a moverse, tengo que vencer su inercia, incluso sentimos en nuestros propios dedos la fuerza que estamos aplicando…. ¡Ésa es la reacción! Si estuvieramos empujando un poco de aire en lugar del libro, prácticamente no sentimos esa “reacción” en nuestros dedos, eso es porque esa fuerza es consecuencia que el libro esté ahí. Efectivamente, el libro nos está devolviendo una fuerza. La resistencia a moverse de un cuerpo es la reacción. La reacción es una fuerza que se genera en sentido contrario a la acción. “….de igual magnitud, en la misma dirección, pero en sentido contrario” Una fuerza que se genera en sentido contrario a la acción. Por ejemplo. Pensemos en un cohete ó en una cañita voladora, si uno observa, la fuerza la hacen hacia abajo, es decir, el fuego sale hacia abajo, pero el cohete ó la cañita salen hacia arriba…. Claro… ..en sentido contrario. Si observamos la rueda de un auto o de una bicicleta, la parte de abajo de la rueda, la parte que está en contacto contra el piso, está girando y empujando hacia atrás, hace fuerza hacia atrás (acción), pero avanzan, por reacción hacia adelante…. también en sentido contrario... En síntesis. Se trata de un principio que establece que: Toda fuerza (acción), genera otra fuerza (reacción). ¿Y cómo son éstas fuerzas entre sí? Son iguales y opuestas. Es decir en sentido contrario.

Segunda Ley de Newton: Principio de masa o de fuerza.

La primera ley de Newton dice que "un cuerpo conservará su estado de movimiento, excepto que una fuerza lo modifique" es decir que, si está en reposo, permanecerá en reposo y si está en movimiento, permanecerá en movimiento. Significa que su estado podrá cambiar si se le aplica una fuerza. Pero… ¿Qué fuerza? ¿Cuánta fuerza? ¿Mucha... poca...? Para responder a esas pregunta, Newton nos ofrece una segunda Ley. El principio de MASA o de FUERZA. Esta ley se puede resumir en una sencilla fórmula que dice que: FUERZA= MASA . ACELERACIÓN Lo interesante de esta fórmula es que nos esta diciendo ¿Qué es fuerza? Vamos por partes. Nos muestra cuales son las variables que la definen y son sólo dos variables: 1 La masa del cuerpo 2 La aceleración del cuerpo. Pero ¿Qué es la masa? En física se define masa como: “La cantidad de materia que tiene un determinado cuerpo” Además, el peso del cuerpo, dependerá de su masa. A mayor masa, mayor peso y viceversa. Vimos en la clase de magnitudes que la masa se mide en kilogramos, es fácil pensar que un cuerpo con 100kg tiene el doble de masa que uno de 50kg. Para poder entender que la masa y el peso son magnitudes diferentes, vayamos a un ejemplo de la vida cotidiana. Si vamos a la panadería y pedimos 1kg de pan, nos venderán 1kg de pan. Y si pedimos 2kg, nos venderán 2kg. Sabemos que 1kg de pan, pesa la mitad que 2kg de pan. Y evidentemente también 1kg de pan tiene la mitad de la masa de 2kg de pan. ¿Pero que sucede en el espacio, dentro de una nave espacial? Dentro de la nave, no hay gravedad, las cosas flotan dentro de la nave, no tienen peso. Tanto un astronauta, como una bolsa con 1kg de pan, o incluso con 2kg de pan, flotan en el aire, sin ningún peso. De pronto el astronauta decide comer pan, no será lo mismo para él comer 1kg que comer 2kg. Es decir 2kg de masa, siguen siendo el doble que 1kg de masa, independientemente del peso que tengan. Mas adelante veremos con más precisión que el peso y la masa son dos magnitudes diferentes. Entonces masa es: “LA CANTIDAD DE MATERIA QUE TIENE UN CUERPO” La otra variable en cuestión es la aceleración. La aceleración es: “Un cambio en la velocidad” Ya sea para tanto para aumentar la velocidad como para disminuirla. Vamos a un ejemplo, supongamos que vamos por la autopista con un automóvil. Y vamos a una velocidad de 100km/h. En un determinado momento decidimos pisar el pedal del acelerador y aumentamos nuestra velocidad a 120km/h. Ese cambio en la velocidad de 100km/h a 120km/h implica aceleración. Claro que no es lo mismo pasar de 100km/h a 120km/h en un minuto, que hacerlo en 10 minutos, en ambos casos estaremos en presencia de aceleración, pero diferente aceleración, evidentemente, el tiempo también forma parte de la aceleración. Ahora bien, si soltamos el acelerador y pisamos el freno, ¿También estamos acelerando?. Efectivamente, si observamos, frenar también es un cambio de velocidad, pero atención, la aceleración en éste caso será negativa. Pasaríamos por ejemplo de 120km/h a 100km/h. Entonces aceleración es: “UN CAMBIO DE LA VELOCIDAD RESPECTO DEL TIEMPO“ Ya estamos en condiciones de empezar a entender la segunda ley de Newton. Ésta ley define a la fuerza como el producto entre la masa y la aceleración, es decir. La fuerza es igual a la masa por la aceleración. FUERZA = MASA x ACELERACIÓN Expresado cómo fórmula matemática es: F=m.a Vamos a un ejemplo. Pensemos en una motito, detenida en un semáforo y a su lado, un camión cargado a tope. Cuando el semáforo se pone en verde, la motito sale cómodamente más rápido que el camión. ¿Lógico no? Pero…. Si el camión tiene un motor enorme, con mucha fuerza y la motito tiene un motor muy pequeño, con muy poca fuerza. ¿Por qué la motito sale a mayor velocidad? Es decir, tiene mayor aceleración. La respuesta es simple, la motocicleta tiene menos masa que el camión. Es decir que con más fuerza, el camión acelera menos, por “culpa” de la masa. Si queremos mover un mueble de lugar, lo mas práctico es vaciarlo, entonces, tendrá menos masa y tendremos que hacer menos fuerza. Evidentemente, la fuerza depende de la masa, si es mayor la masa que queremos mover, mayor es la fuerza que tenemos que hacer. Y con la aceleración sucede lo mismo. Imaginemos la bala de un cañon, si sale del cañon tendrá mucha mas aceleración, es decir alcanzará mucha velocidad en muy poco tiempo, que si la lanzamos con la mano. Evidentemente, el cañón tiene mas fuerza que nuestra mano. Conclusión de la 2da Ley: La fuerza depende de la masa y de la aceleración. Fuerza = masa . aceleración F=m.a

Primera Ley de Newton: Principo de Inercia

Issac Newton es considerado por muchos científicos como el “Padre de la Física” Practicamente todo lo que se aprende de física en la escuela fue estudiado, investigado o descubierto por Newton fue escrito por el y publicado en 1687 en un libro llamado “Principios matemáticos de la filosofía natural“. Entre muchas otras cosas enuncio tres simples leyes, de las cuales no puede escapar ningún movimiento del universo. Las leyes universales del movimiento, conocidas como las leyes de Newton. Cualquier movimiento que puedas imaginar, queda definido por estas tres leyes del movimiento. Ya sea en nuestras casas, en la luna, o en una lejana galaxia, éstas tres leyes se cumplen siempre. Veamos de que se trata. 1 Primera ley de Newton: Principio de inercia. 2 Segunda ley de Newton: Principio de masa o de fuerza 3 Tercera ley de Newton: Principio de acción y reacción Primera ley : Principio de inercia. Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado. ¿Que significa ésto? Es mucho mas simple de lo que parece. La primera ley dice que, si un cuerpo esta en reposo, es decir que se encuentra quieto, va a seguir estando en reposo siempre, por miles o millones de años, excepto que exista una fuerza que lo mueva. Pero si no aparece nada ni nadie que le aplique esa fuerza, ese cuerpo permanecerá ahí, siempre. Eso no es difícil de entender, lo vemos todo el tiempo, si dejamos algo apoyado en un lugar y nadie lo toca ni hay un terremoto, ni nada por el estilo, va a seguir estando ahí, quieto, como lo dejamos. Pero, resulta que una vez que se esta moviendo, va a seguir en movimiento siempre, por miles o millones de años, excepto claro, que exista una fuerza que lo detenga. Esto no es tan intuitivo, si pateo una pelota, luego de algunos metros se frena, sola, o si empujamos un peso, no sigue solo porque sí. Sin embargo estos ejemplos que suceden a diario, sufren de una fuerza generada por la gravedad (más adelante veremos esas fuerzas) y por el rozamiento que estos cuerpos tienen contra el suelo o incluso sobre el aire. Ahora pensemos en nuestro planeta y su movimiento permanente alrededor del Sol. ¿Por qué no se frena? Bueno la respuesta es clara, porque no hay nada que lo frene. Si viajamos en colectivo y viajamos parados. ¿Qué sucede si el colectivo frena de golpe? Tendemos a caernos hacia adelante y si no nos caemos, es porque nos estamos sosteniendo, digamos, haciendo una fuerza para detener esa “inercia” que tiene nuestro propio cuerpo, esa tendencia a seguir en linea recta por donde veníamos. Pero claro, esto no termina así, cuando el colectivo vuelve a ponerse en movimiento. ¿Qué nos sucede? Nuevamente tendemos a caernos, pero, en este caso es hacia atrás. ¿Por qué? En este caso, nuestro cuerpo se encontraba en reposo, quieto, cuando el colectivo se mueve, tendremos que sujetarnos nuevamente, para no caernos, para vencer a esa “inercia” que hace que nuestro cuerpo tienda a quedar en el lugar en el que se encontraba. Cuando viajamos en colectivo, nos desplazamos en un auto, una moto o simplemente caminamos, estamos experimentando exactamente los mismos efectos. Pero, ¡atención! ¿No era que la tierra se mueve? Entonces, si estamos en la tierra, aunque estemos sentados nos estamos moviendo, arriba de la tierra, claro. Es decir que si la tierra se frenara, ¿nos caeríamos? Si, nos caeríamos, no nos damos cuenta que la tierra se mueve, porque por el efecto de la inercia, todos acompañamos el movimiento de nuestro planeta. Del mismo modo que si nos encontramos en el colectivo, incluso más notorio dentro de un tren, podemos leer, mirar el celular normalmente, aunque esté en movimiento, todo adentro del vehículo (colectivo, tren, auto, cochecito de bebé, etc.), acompaña el movimiento del vehículo, gracias al efecto de la inercia.