La tercera ley de Newton: el principio de acción y reacción

Philip está trabajando fuera, pero su mochila propulsora se acaba de quedar sin combustible. ¿Cómo puede volver a la nave espacial antes de que se quede sin aire? Para encontrar la solución volveremos a la Tierra. ¡Aquí están Kim y Jenny! Kim empuja a Jenny, pero, ¿qué sucede? Las dos se mueven. ¡Las dos aceleran! Así es como funciona: Kim actúa sobre Jenny con una fuerza en esta dirección.

Pero, como Kim también se mueve, una fuerza debe estar actuando sobre Kim también. No hay cambio de velocidad sin la acción de una fuerza. ¡Primera ley de Newton! Por lo tanto, tanto Kim como Jenny se ven afectadas por una fuerza. Dos fuerzas, de igual magnitud, pero en sentidos opuestos. En este caso tenemos un par de fuerzas de acción-reacción.

Lo habrás visto, o sentido, en muchas ocasiones: Esto es lo que hace… que te duela la mano si das un puñetazo contra la pared; que un helicóptero vuele; que un nadador avance moviendo los brazos; que una pistola recule, retroceda, cuando es disparada. Todas estas acciones se deben a pares de fuerzas de acción y reacción. Y esto es de lo que trata la tercera ley de Newton. Nos dice que: cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, él mismo se ve afectado por otra fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta. La mano empuja la pared y la pared… empuja la mano.

El helicóptero empuja el aire hacia abajo; el aire empuja… el helicóptero hacia arriba. El nadador empuja el agua hacia atrás; el agua empuja… al nadador hacia adelante. La pistola empuja la bala hacia delante; la bala… empuja la pistola hacia atrás. Lo mismo pasa aquí. Cuando Kim empuja a Jenny, Jenny empuja hacia atrás, en la dirección opuesta.

La fuerza que afecta a Kim es igual de fuerte que la que afecta a Jenny. Como ambas pesan lo mismo, se mueven la misma distancia. Pero ¿y si sustituimos a Jenny por algo más pesado? La fuerza de reacción es de la misma magnitud que el empujón de Kim…; sin embargo, el elefante solo se mueve un poco. Esto tiene que ver con la segunda ley de movimiento de Newton.

Se necesita más fuerza para acelerar una masa grande que una pequeña. ¡Para el vídeo e intenta resolverlo por ti mismo! Vale, ¿y qué pasaría aquí? Kim está empujando una pared. ¡Y la pared no se mueve! Sucede lo mismo. Las fuerzas son del mismo tamaño, pero la pared está fijada al suelo. ¡Y el suelo está fijado a la Tierra!

La aceleración es igual a la fuerza dividida por la masa. Y la Tierra tiene mucha más masa, por lo que ni siquiera notamos que está acelerando. ¡Ahora Kim tiene una idea que puede ayudar a Philip utilizando las tres leyes de movimiento de Newton! Kim ejerce una fuerza sobre la pelota, y esta cambia de velocidad y sale volando. Primera ley de Newton. Al lanzarla fuerte, la fuerza es intensa y la pelota se acelera mucho.

Segunda ley de Newton. Una fuerza de reacción igual de fuerte afecta a Kim en la dirección opuesta. Tercera ley de Newton. Y después hay fricción, que ralentiza el movimiento. Ahora bien, ¿cómo ayuda esto a Philip? ¡Él puede hacer lo mismo! ¡Lanzar algo! ¡Y usar la fuerza de reacción para volver a la nave espacial!

Algo pequeño servirá. ¡Sí, la llave inglesa! ¿En qué dirección deberías lanzarla? ¡Guau! ¡Exacto! ¡Para que te muevas hacia la nave, debes lanzar la llave en la otra dirección! Cuando Philip tira la llave inglesa, la fuerza de reacción lo empuja en sentido contrario. Philip tiene más masa que la llave inglesa, por lo que sólo se acelera un poco. Pero no importa porque aquí no hay fuerza de fricción que lo frene. Eso es todo.

Las tres leyes de movimiento de Newton han ayudado a Philip. Ahora esperemos que la llave, que se mueve a una velocidad constante por el espacio, no impacte contra algo importante.