Calculadora de la tercera ley de Newton

Calcula un par de fuerzas de acción y reacción y las aceleraciones de dos objetos que interactúan.

Calculadora de fuerzas de acción y reacción
La fuerza positiva se define de A hacia B; la reacción y la aceleración de A usan el signo opuesto.

Acerca de la tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton establece que, cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, el segundo ejerce simultáneamente sobre el primero una fuerza de igual magnitud y sentido opuesto. Estas fuerzas se llaman un par de acción y reacción. Surgen de una misma interacción, ocurren al mismo tiempo y actúan sobre objetos distintos. Esta calculadora muestra el par con sus signos y combina cada fuerza con la masa correspondiente para ilustrar las aceleraciones producidas por esa interacción. Supongamos que A empuja a B con una fuerza positiva. B recibe esa fuerza de acción positiva y A recibe una reacción negativa de igual magnitud. Al aplicar la segunda ley de Newton por separado, la aceleración de A es la fuerza de reacción con signo negativo dividida entre la masa de A, y la de B es la acción positiva dividida entre la masa de B, según la convención de esta calculadora. Las aceleraciones mostradas tienen sentidos opuestos. Si las masas difieren, también difieren sus magnitudes aunque las fuerzas sean iguales: el objeto más ligero cambia de velocidad más rápidamente. La acción y la reacción no se anulan en ninguno de los objetos individuales porque actúan sobre cuerpos separados. Las fuerzas se cancelan solo cuando fuerzas iguales y opuestas actúan sobre el mismo sistema elegido. Si A y B se analizan como un solo sistema, sus fuerzas internas de interacción sí se cancelan en el balance total. Las fuerzas externas aún pueden acelerar el centro de masa conjunto. Esta distinción es esencial al dibujar diagramas de cuerpo libre. Caminar es un ejemplo conocido: el pie empuja el suelo hacia atrás y el suelo impulsa al caminante hacia delante. Un cohete empuja los gases hacia atrás y estos empujan el cohete hacia delante. Un libro presiona una mesa hacia abajo y la mesa recibe esa fuerza; a su vez, empuja el libro hacia arriba mediante la fuerza de contacto emparejada. La normal ascendente sobre el libro y su peso descendente pueden equilibrarse, pero no forman un par de la tercera ley porque ambas actúan sobre el mismo objeto y proceden de interacciones diferentes. La calculadora aísla una fuerza mutua y supone que cada objeto puede tratarse como una partícula. Para obtener la aceleración neta de cada objeto, hay que incluir por separado otras fuerzas externas como fricción, gravedad, resistencia o reacciones de apoyo. En un sistema aislado de dos objetos, los cambios de cantidad de movimiento son iguales y opuestos, conservando el total. Usa este modelo para entender signos, comparar aceleraciones y comprobar problemas introductorios de mecánica.

Ejemplos de la tercera ley de Newton

Masas e interacciónAceleracionesObservación
mA = 10 kg, mB = 5 kg, F = 20 NaA = -2 m/s², aB = 4 m/s²El cuerpo más ligero tiene el doble de magnitud de aceleración.
mA = 8 kg, mB = 8 kg, F = 32 NaA = -4 m/s², aB = 4 m/s²Masas iguales tienen aceleraciones iguales y opuestas.
mA = 60 kg, mB = 3 kg, F = 30 NaA = -0.5 m/s², aB = 10 m/s²Fuerzas iguales pueden producir movimientos muy diferentes.

Cómo calcular acción y reacción

  1. Elige como sentido positivo el que va del objeto A al objeto B.
  2. Introduce la masa positiva de cada objeto que interactúa.
  3. Introduce con signo la fuerza que A aplica sobre B.
  4. Selecciona Calcular acción y reacción para comparar fuerzas y aceleraciones.

Preguntas frecuentes sobre la tercera ley de Newton

¿Por qué no se cancelan la acción y la reacción?

Actúan sobre objetos distintos, por lo que no se cancelan en el diagrama de cuerpo libre individual de ninguno. Solo se cancelan cuando ambos objetos se consideran un sistema conjunto.

¿La acción y la reacción son siempre simultáneas?

En la mecánica clásica habitual se consideran partes simultáneas de una misma interacción. Ninguna ocurre primero ni provoca una respuesta retrasada.

¿Por qué pueden diferir las aceleraciones?

Las fuerzas tienen igual magnitud, pero la aceleración también depende de la masa. Con la misma fuerza, una masa menor experimenta una aceleración mayor.

¿El peso y la normal forman un par de la tercera ley?

No, porque ambas fuerzas actúan sobre el mismo objeto apoyado. Sus respectivas parejas de la tercera ley actúan sobre la Tierra y sobre la superficie de apoyo.

¿Esta calculadora incluye otras fuerzas?

No. Aísla una interacción de acción y reacción para demostrar la ley; la gravedad, la fricción y otras fuerzas externas deben añadirse por separado.