TERCERA LEY DE NEWTON I.
INTRODUCCIÓN:
Seguramente usted ha aprendido el segundo enunciado acerca de la Tercera Tercera Ley de Newton:” A TODA ACCIÓN CO!S"OND! #NA !A !ACCIÓ CCIÓN N I$#A I$#ALL % O"#! O"#!ST STA A”& "ero' ero' ()u* ()u* es lo )ue )ue rea ealm lmen ente te signi+ca est, -rase. A di-erencia de las dos primeras leyes de Newton para el mo/imiento' )ue )ue se re+er e+eren en a o01e o01eto toss indi indi/i /idu dual ales es so sola lame ment nte' e' la ter terce cera ra ley ley descri0e una interacci2n entre dos cuerpos& "or e1emplo' ()u* ocurre en la mano de tu compa3ero' si t4 le empu1as con tu mano. "ara estudiar esta interacci2n' se pueden utili5ar dos sensores de -uer5a: mientras uno de los o01etos 6su mano7 empu1a o 1ala del otro o01eto 6la mano de su compa3ero7 los sensores de 8uer5a registrar,n los /alores de estos 1alones o empu1ones& La relaci2n entre ellos ser,
-,cilm -,cilment ente e descr descrita ita siguie siguiendo ndo la propu propuest esta a de La Tercer ercera a Le Ley y de Newton&
II. OBJETIVOS: Cali0rar los dos sensores de 8uer5a O0ser/ar la -orma en )ue se relacionan pares de -uer5as&
O0ser/ar las /ariaciones de los pares de -uer5as en un tiempo determinado& !9plicar la Tercera Ley de Newton en un lengua1e sencillo&
III. FUNDAMENTO TEÓRICO: Cuando uno se apoya en la pared' cuando hay un li0ro so0re la mesa o cuando se empu1a un auto hay -uer5as )ue act4an so0re los cuerpos' y m,s de las )ue uno piensa& !n el e1emplo del auto claro )ue hay una -uer5a' la de la persona )ue empu1a' pero )ue sucede con los otros e1emplos& So0re los cuerpos est,n actuando muchas -uer5as constantemente como la de gra/edad' )ue es la atracci2n )ue e1ercen todos los cuerpos so0re los otros la normal' )ue es la )ue e/itan )ue los cuerpos caigan cuando est,n so0re algo la de roce' )ue act4a contra el sentido del mo/imiento la de acci2n y la de reacci2n& Son estas 4ltimas dos las )ue son representadas en la tercera ley de Newton& Normalmente en la naturale5a las -uer5as no se presentan solas' sino )ue en pares como son las -uer5as de acci2n y reacci2n&
Tercera Ley De Newto: La tercera ley de Newton e9plica las -uer5as de acci2n y reacci2n& !stas -uer5as las e1ercen todos los cuerpos )ue est,n en contacto con otro' as; un li0ro so0re la mesa e1erce una -uer5a de acci2n so0re la mesa y la mesa una -uer5a de reacci2n so0re el li0ro& !stas -uer5as son iguales pero contrarias es decir tienen el mismo modulo y sentido' pero son opuestas en direcci2n& !sto signi+ca )ue siempre en )ue un cuerpo e1erce una -uer5a so0re otro este tam0i*n e1erce una -uer5a so0re *l& Se nom0ra -uer5a de acci2n a la )ue es e1ercida por el primer cuerpo )ue origina una -uer5a so0re otro' por lo tanto se denomina -uer5a de reacci2n a la es originada por el cuerpo )ue reci0e y reacciona 6De all; el nom0re7 con esta otra -uer5a so0re el primer cuerpo& ("ero )u* pasa cuando ning4n cuerpo origino primariamente la -uer5a' como en el e1emplo del li0ro so0re la mesa. Cual)uiera puede ser denominada -uer5a de acci2n y o0/iamente a la otra se le denominar, como -uer5a de reacci2n& !1emplos: !n la siguiente imagen se encuentran cinco e1emplos m,s de las -uer5as de acci2n y reacci2n:
La -uer5a )ue e1erce la 0ala so0re la pistola y la )ue e1erce la pistola so0re la 0ala pro/ocando el disparo de esta&
La
-uer5a )ue e1erce el a/i2n so0re el aire' pro/oca )ue el aire reaccione so0re el a/i2n pro/ocando el despla5amiento de este& La -uer5a del misil hacia el aire y la del aire so0re el misil pro/oca el mo/imiento del misil&
La -uer5a )ue la mano e1erce so0re la mesa y la )ue esta e1erce de /uelta no da como resultado el mo/imiento de0ido a )ue las -uer5as son muy le/es como para pro/ocarlo&
La -uer5a )ue e1erce el remo so0re el muelle no es su+ciente como para mo/erlo pero la -uer5a de reacci2n del muelle si es su+ciente como para mo/er al remo hacia atr,s' lle/ando al hom0re hacia atr,s' por lo )ue el 0ote es arrastrado hacia atr,s&
Otros e1emplos: •
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Al patear una pelota' el pie e1erce una -uer5a so0re *sta pero' al mismo tiempo' puede sentirse una -uer5a en direcci2n contraria e1ercida por la pelota so0re el pie& Si una persona empu1a a una pared la pared& La persona e1erce una -uer5a so0re la pared y la pared otra -uer5a so0re la persona& Cuando una persona camina empu1a hacia atr,s el suelo' la reacci2n del suelo es empu1arlo hacia adelante' por lo )ue se origina un mo/imiento de la persona hacia adelante& Lo mismo sucede con un auto en mo/imiento' las ruedas empu1an el camino y este la empu1a hacia adelante& #n o01eto colgando de una cuerda e1erce una -uer5a so0re la cuerda hacia a0a1o' pero la cuerda e1erce una -uer5a so0re este o01eto hacia arri0a' dando como resultado )ue el o01eto siga colgando y no caiga&
IV. Mater!a"e#: •
"C con
•
La0"ro o Inter-ace #ni/ersal La0
•
Logger "ro
•
Dos sensores de 8uer5a
•
#na pesa de >??g
•
Cuerda
•
#na liga o el,stico
V.
$RE%UNTAS $RELIMINARES:
@& #sted est, conduciendo por la carretera y de pronto un insecto se choca contra el para0risas de su auto& (Cu,l es mayor: la -uer5a reali5ado por el insecto contra el para0risas' o la -uer5a reali5ada por el para0risas so0re el insecto.
R$T: La -uer5a )ue e1erce el insecto al chocar contra el para0risas es la misma con la )ue reacciona el para0risas con el mismo modulo pero en sentido contrario' esto se de0e al tercer postulado de la Ley de Newton& & Co1a una liga o 0anda el,stica entre sus dos manos& Bale de ella con su mano i5)uierda (!9perimenta su mano derecha una -uer5a. (Se dirige esta -uer5a en la misma direcci2n de la -uer5a aplicada por la mano i5)uierda. Si no (!n cu,l.
R$T: #na /e5 reali5ada esta e9periencia' nos damos cuenta )ue' e-ecti/amente la -uer5a generada por la interacci2n entre la liga y la mano i5)uierda produce una -uer5a de igual magnitud pero en sentido contrario a la e1ercida la cual se aplica so0re la mano derecha& & Bale m,s -uerte con su mano i5)uierda (Se altera la -uer5a aplicada so0re su mano derecha.
R$T: "or puesto' si e1erce una -uer5a a un cuerpo por la tercera Ley de Newton este reaccionara generando una -uer5a de la misma intensidad pero en sentido contrario' por lo tanto' al
aumentar la -uer5a el cuerpo reaccionara con una mayor -uer5a de reacci2n correspondiendo a la -uer5a e1ercida& & (C2mo es la -uer5a reali5ada por su mano i5)uierda' transmitida por la 0anda el,stica' en relaci2n con la -uer5a aplicada por la de su mano derecha. #sando sus propias pala0ras' escri0a una regla para la relaci2n entre estas dos -uer5as&
R$T: Dichas magnitudes aplicadas a am0as manos son directamente proporcionales' por lo tanto am0as mantienen intensidad pero en sentidos contrarios' este 4ltimo se de0e a la tercera ley de Newton
VI. $ROCEDIMIENTO: @& Conecte los dos Sensores de 8uer5a para el estudiante o los dos sensores de 8uer5a de Do0leEango 6Dual Eange 8orce Sensors7 a los canales @ y de La"ro o de la inter-ace #ni/ersal La0& Si se est, usando sonda de -uer5as 68orce "ro0es7 con*ctelas en "OT @ % "OT & & A0ra la carpeta e9perimento @@ de 8;sica con Computadora& A0ra el archi/o del e9perimento )ue coincide con los sensores de -uer5a )ue esta utili5and& Si su sensor tiene un selector para el rango' set*elo a >? N& se displayar, un gr,+co en su pantalla' en el )ue el e1e /ertical presenta la -uer5a' desdeE ? hasta ? N& el e1e hori5ontal muestra el tiempo' desde ? a @? s& & Los Sensores de 8uer5a sol pueden medir -uer5as en una direcci2n si usted aplica una -uer5a en otra direcci2n' los resultados o0tenidos no ser,n /,lidos ni signi+cati/o& !l Sensor de 8uer5a ango Do0le y la Sonda de 8uer5a #LI reconocen -uer5as aplicadas en direcci2n paralela a su e1e longitudinal& !l sensor de 8uer5a para el estudiante responde a -uer5as aplicadas al gancho en direcci2n de la l;nea 6entre los e9tremos de la F#” -ormada por el sensor7& & Como en este e9perimento usted /a a comparar las lecturas de dos Sensores de 8uer5a di-erentes' es importante )ue am0os de/uel/an datos precisos y con+a0les& !n otras pala0ras' es sumamente necesario cali0rarlos antes del e9perimento& "ara cali0rar el primer sensor'
a7 !li1a cali0rar del men4 !9perimento& Gaga clic en el puerto correspondiente al primer Sensor de 8uer5a de modo )ue )uede iluminado' y si es necesario' en el puerto correspondiente al segundo Sensor de 8uer5a para )ue no est* iluminado& Gaga clic en el 0ot2n 6"er-orm Now7&
07 etire toda pesa y cese en aplicar cual)uier -uer5a so0re el sensor y sost*ngalo en posici2n /ertical' con el gancho apuntando hacia a0a1o& Ingrese el /alor ? 6cero7 en el campo Halor @' y cuando la lectura )ue se muestra en Imput @ se /uel/a esta0le' haga clic en 6eep7& De esta manera' )ueda de+nido el /alor de -uer5a nula 6cero7& c7 Cuelgue la masa de >??g& del sensor& !sta reali5a una -uer5a de 'J N so0re *l& Ingrese 'J en el campo Halor ' y cuando el /alor de lectura )ue se muestra en Input )uede esta0le' haga clic en 6eep7& d7 Gaga clic el 6O7 para completar el proceso de cali0raci2n del primer Sensor de 8uer5a& >& epita el proceso para el segundo Sensor de 8uer5a con una e9cepci2n importante en lugar de ingresar 'J en el campo de Halor ' ingrese E'J& !l signo menos indica )ue para el segundo sensor un 1al2n es negati/o& !n esta acti/idad es importante de+nir esta di-erencia de signos entre los dos Sensores de 8uer5a' ya )ue es importante )ue *stos hagan la di-erencia al momento de medir los /alores' de modo )ue un 1al2n hacia la derecha no muestre en el sensor de la i5)uierda un /alor con el mismo signo& K& #se los sensores en una orientaci2n di-erente a a)uella en la )ue -ueron cali0rados& Colo)ue los sensores en posici2n hori5ontal y aseg4rese )ue ninguna -uer5a este siendo aplicada so0re ellos& !n ese momento' haga clic en 6cero7& Luego' haga clic en 6cero todos los sensores7 para setear en cero am0os sensores& !ste paso asegura )ue los sensores retornen el /alor cero cuando ninguna -uer5a se est, aplicando so0re ellos& & Gaga clic en 6Collect7 para reali5ar una prue0a de toma de datos& Bale am0os Sensor de 8uer5a y o0ser/e el signo )ue aparece en la lectura de sus /alores& As;' podr, sa0er cu,l de ellos est, dirigido en la posici2n positi/a y cu,l en la posici2n negati/a& M& Gaga un pe)ue3o 0ucle de cuerda de unos ? cm& De circun-erencia' y una con *l los ganchos de los sensores de -uer5a& Co1a usted uno de ellos y entregue el otro a su compa3ero' de modo )ue al momento de 1alar' la cuerda )ue d* en el medio& Aseg4rese de )ue la -uer5a )ue se aplica est, dirigida s2lo en la direcci2n sensiti/a del Sensor de 8uer5a )ue est, usando& J& Gaga clic en 6Collect7 para empe5ar a tomar datos& Tire sua/emente del Sensor de 8uer5a dde su compa3ero haciendo
-uer5a desde su propio Sensor de 8uer5a' teniendo cuidado con el gr,+co no se salga del ,rea de tra5ado& Luego' pida a su compa3ero )ue haga lo mismo& Tiene @? segundos para pro0ar con 1alones de di-erentes magnitudes& !li1a Store Latest un 6$uardar ltimo !nsayo7 del men4 Data& @?& (u* cree usted )ue pasar;a si utili5ara la 0anda el,stica en lugar de la cuerda. (parte de la -uer5a se gastar;a en estirar la 0and a el,stica. !s0oce el gra+o )ue se o0tendr;a si se hiciera este ensayo' y repita los pasos M y J utili5ando la 0anda el,stica en lugar de la cuerda&
VII. ANALIS&S: @& !9amine los dos 1uegos de datos o0tenidos& (A )ue conclusi2n puede llegar usted acerca de las dos -uer5as 6 La -uer5a )ue usted hace so0re su compa3ero' y la -uer5a )ue la -uer5a )ue su compa3ero hace so0re usted7. (Gay alguna relacione entre sus magnitudes. (C2mo son sus signos.
R$T: Llegamos a la conclusi2n de )ue en un momento dado las -uer5as e1ercidas' por los su1etos de prue0a' poseen la misma intensidad pero con signos contrarios&
& (De )u* manera la 0anda el,stica altera los resultados. (O los cam0ia totalmente&
R$T: La 0anda el,stica solo en un transmisor de -uer5a' es decir'
conduce la -uer5a aplicada en un e9tremo' para dirigirla al otro al otro e9tremo d,ndose as; la reacci2n por la tercera ley de Newton& & =ientras usted y su compa3ero est,n 1alando los sensores de -uer5a respecti/amente' (tienen estos la misma direcci2n positi/a. Su respuesta anterior& (a-ecta de alguna manera el an,lisis del par de -uer5as. R$T: No' las -uer5as e1ercidas son de la misma intensidad pero se dirigen a sentidos contrarios' pero esto no a-ecta la medici2n de la -uer5as' de0ido a )ue son la misma intensidad' es decir los m2dulos de las -uer5as son iguales&
& (!9iste alguna -orma de 1alar el sensor de -uer5a sin )ue este 1ale en sentido contrario. Int*ntelo&
R$T: No es posi0le' de0ido a )ue el e1ercer una -uer5a so0re uno de los sensores' el otro reaccionar, si y solo si est,n conectados en sentidos contrarios&
>& Huel/a a leer el enunciado de la tercera ley propuesta al inicio de esta acti/idad& La e9presi2n igual y opuesta de0e ser interpretada con mucho cuidado' ya )ue para dos /ectores sean iguales 6 A = B 7 y opuestos 6 A =−B 7 entonces de0e darse )ue A = ⃗ B =0
por lo tanto' am0as -uer5as serian siempre cero& (Cu,l es /erdadero sentido de igual y opuesto. Huel/a a enunciar la tercera ley de newton con sus propias pala0ras' pero sin usar las pala0ras Facci2n”' Freacci2n”' o Figual y opuesta”&
R$T: !l /erdadero sentido de igual y opuesto se re+ere a las
magnitudes )ue se o0tienen en un cuerpo como resultado de a-ectarle mediante una -uer5a y como los cuerpos tienden a permanecer en su estado orinal es )ue responden con una misma intensidad correspondiente a la -uer5a e1ercida& Todo cuerpo e9perimenta alg4n tipo de -uer5a e1ercida so0re el y responder, generando una -uer5a de la misma intensidad pero en direcci2n contraria a la -uer5a e1ercida& K& e/ise la respuesta )ue dio inicialmente a la pregunta acerca del insecto y el para0risas&
VIII.
AM$LIACIONES:
8i1e unos de los sensores de -uer5a a una de las mesas de su la0oratorio y repita los e9perimentos& (!st, la mesa 1alando Fhacia atr,s” cuando usted 1ala de ella. "or lo tanto' (!s indispensa0le )ue el segundo sensor de -uer5a sea sostenido por una persona. R$T: No' la mesa no 1ala' solo reaccionan los puntos donde son e1ercidos la -uer5a como respuesta al intento de alteraci2n de su estado& Claro para )ue haya una reacci2n correspondiente a la e1ercida y en sentido contrario es necesario )ue ning4n cuerpo se mue/a' por lo tanto necesitan estar sostenidos y no se rompa el estado de reposo& #se una /arilla r;gida para conectar sus sensores de -uer5a en lugar de la cuerda y e9perimente 1al,ndolos y empu1,ndolos& epita los e9perimentos& La /arilla& (Cam0ia la direcci2n del par de -uer5as actuantes. R$T: !ste e9perimento no se -ue reali5ado&
I'. Re#("ta)o#: *. Con hilo pa0ilo:
+.con liga:
'. DISCUSIÓN: Antes de ingresar y poner en pr,ctica lo mencionado por la gu;a de la0oratorio surgieron algunas interrogantes la m,s resaltante cual es la di-erencia entre los grados de -uer5a entre el el,stico y el hilo& Seg4n el li0ro de -;sica Serway =c $raw Gill en la p,gina K> menciona )ue si /aria una respecto a la otra& Luego de terminar la e9periencia en la0oratorio podemos decir la -uer5a de reacci2n 1uega un rol importante la resistencia )ue o-rece el cuerpo& "or e1emplo' tienes una super+cie inclinada y un o01eto inm2/il so0re ella& Sin ro5amiento' lo natural es )ue se deslice& "ero si esta inm2/il' )uiere decir ) hay una -uer5a d ro5amiento est,tica actuando so0re el' )ue lo mantiene en reposo& Ahora' puede )ue le des un empu1e inicial y comience a mo/erse lentamente' pero sin detenerse en ese caso' rompiste la -uer5a de -ricci2n est,tica' y ahora entra en 1uego la cin*tica' )ue usualmente es menor a la est,tica&
'I. CONCLUSIONES:
"udimos darnos cuenta )ue a diaria ponemos de mani+esto la ley de acci2n y reacci2n con al 1alar ca1as pesadas' patear una pelota contra la pared' estirar un resorte& Concluimos )ue para )ue el e9perimento se desarrolle con *9ito de0emos cali0rar el programa para )ue arro1e las gr,+cas adecuadas' de no cali0rarlas solo te arro1a una -uer5a o los puntos )ue aparecen no son los e9actos&
'II. BIBLIO%RAF&A:
Serway 6@JJ7& 8;sica' Hol& I Cuarta !dici2n& !ditorial =c$raw Gill Interamericana: =*9ico Antonio =,9imo' Peatri5 Al/arenga 6??>7& Física General& =*9ico D&8&: O9-ord #ni/ersity "ress Galladay y esniQ' 8;sica' !ditorial C!CSA&& Tipl er "aul' 8; si ca $e ne ra l' !d ito rial e/e tte ' Parcelona !spa3a&
