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Cita para la reflexión: La multitud obedece más a la necesidad que a la razón, y a los castigos más que al honor (Aristóteles)

Física

LAS FUERZAS Y EL MOVIMIENTO

El principio de la acción y de la reacción - 1ª parte


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Introducción

l principio de la acción y de la reacción se conoce también como tercera ley de Newton y, junto con las anteriores, completa lo esencial de los fundamentos de la dinámica.

Dado que las fuerzas se dan siempre entre dos cuerpos, Newton advierte que la existencia de dichas fuerzas concierne a ambos y formula su tercera ley aclarando las características de esta acción recíproca.


Las fuerzas de acción y reacción están presentes en todos los fenómenos físicos, con en el salto de un jugador de baloncesto. La tercera ley de Newton permite explicarlos de un modo satisfactorio.

Tercera ley de Newton

Fue expresada en los siguientes términos:

«A cada acción se le opone siempre una reacción igual; o bien las acciones mutuas entre dos cuerpos, de uno sobre otro, son siempre iguales y dirigidas hacia partes contrarias.»

Ello significa que si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre otro B, éste a su vez ejerce sobre A otra fuerza (reacción) igual en magnitud y dirección, pero de sentido contrario, lo que puede expresarse en la forma:

FA = - FB
(2.3)

La tercera ley viene a decir que las fuerzas en la naturaleza no se presentan de una forma aislada, sino por parejas del tipo acción-reacción.

El poder explicativo del principio de acción y reacción

La aclaración que introduce la tercera ley en el mundo de las fuerzas permitió a Newton explicar los movimientos celestes, pero igualmente puede facilitar la comprensión de algunos fenómenos cotidianos como los que siguen a continuación.

Un jugador de baloncesto que se halla bajo la canasta intenta encestar; flexiona ligeramente las piernas, las tensa con fuerza y a continuación da el salto necesario. En este proceso las piernas del jugador han ejercido una fuerza importante sobre el suelo y, sin embargo, sus efectos se han producido en sentido opuesto. El suelo, empujando al jugador, ha hecho posible el salto.

Un estudiante de física dispone de dos dinamómetros A y B. Con el fin de someter la tercera ley de Newton a la prueba de la medida directa engancha el dinamómetro A a una pared y el B al A. Si ejerce sobre el B una fuerza de 10 N el dinamómetro A marca igual cantidad, lo que indica que el A está tirando del B con una fuerza igual en magnitud, pero de sentido contrario a la que ejerce B sobre A.

Dos patinadores A y B se sitúan uno frente al otro en una pista de hielo. El patinador A empuja al B, pero advierte cómo a la vez él también se mueve en sentido opuesto sin ser empujado voluntariamente por B. Es como si su propia fuerza se hubiera visto reflejada en el otro cuerpo. Un espectador desde fuera de la pista observa que el patinador A, que es el más delgado, se mueve hacia atrás como consecuencia de su propio empujón más rápidamente de lo que lo hace el patinador B, bastante más grueso. Conocedor de las leyes de Newton de la dinámica explica el fenómeno en los siguientes términos:

De acuerdo con el principio de acción y reacción:

FA = FB

La fuerza FA que ejerce A se aplica sobre B y produce en él, durante el breve intervalo de tiempo en que actúa, una aceleración aB; de acuerdo con la segunda ley:

FA = mBaB

La fuerza de reacción FB que ejerce B se aplica sobre A y produce en él una aceleración aA,

FB = mAaA

Combinando entonces la segunda y la tercera leyes de Newton resulta:

mBaB = - mAaA

De acuerdo con la definición de aceleración

pero dado que los dos patinadores parten del reposo, su velocidad inicial vo es cero. Además el tiempo ∆t que dura la acción mutua es el mismo para ambos. Teniendo en cuenta tales condiciones la anterior igualdad se puede escribir en la forma:

es decir:


(3.4
)

lo que indica que cuanto menor es la masa del cuerpo mayor es la velocidad que adquiere, pues su producto es el mismo para los dos patinadores. El signo menos refleja el hecho de que los movimientos resultantes son de sentidos opuestos.

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