Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

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Tercera ley de Newton y aplicaciones


En el mundo de la física, es importante entender el movimiento y la interacción entre los objetos. Uno de los elementos fundamentales de este estudio es el concepto de la tercera ley del movimiento de Newton. Formulada por el famoso científico inglés Sir Isaac Newton, esta ley es parte de un conjunto de tres leyes que describen los principios fundamentales del movimiento. Aprendamos en detalle sobre esta tercera ley, sus aplicaciones y la dinámica relacionada en la mecánica.

Comprendiendo la tercera ley del movimiento de Newton

La tercera ley de Newton se puede resumir mejor con esta frase:

"Para cada acción hay una reacción igual y opuesta."

Esta simple declaración tiene implicaciones muy profundas. En resumen, significa que las fuerzas siempre vienen en pares. Cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud pero en la dirección opuesta sobre el primer objeto. Es importante entender que estas fuerzas ocurren simultáneamente y no pueden existir independientemente unas de otras.

Representación matemática

Si denotamos la fuerza ejercida por el objeto A sobre el objeto B por F AB y la fuerza ejercida por el objeto B sobre el objeto A por F BA, entonces la tercera ley de Newton se puede expresar como:

    F AB = - F BA

Aquí, el signo negativo indica que las fuerzas están en direcciones opuestas pero son iguales en magnitud.

Ejemplo simple

Ejemplo 1: Empujando la pared

Considere un ejemplo de empujar contra una pared. Cuando aplica fuerza a la pared con sus manos, la pared "empuja hacia atrás" con una fuerza igual en la dirección opuesta. Aunque la pared no se mueve, aplica fuerza de regreso a sus manos. Las fuerzas se aplican simultáneamente entre sus manos y la pared.

    F brazo = - F pared

Ejemplo 2: Caminando

Cuando camina, su pie empuja hacia atrás en el suelo. Según la tercera ley de Newton, el suelo empuja su pie hacia adelante. Este empuje hacia adelante del suelo es lo que lo impulsa hacia adelante. Las fuerzas de acción y reacción son las siguientes:

    F pie, suelo = - F suelo, pie

Representación visual de las fuerzas

Imaginemos la interacción entre el pie y el suelo mientras camina.

F pie, suelo F suelo, pie

En este diagrama:

  • El cuadrado verde representa el pie.
  • La flecha azul representa la fuerza aplicada por el pie al suelo (fuerza de acción).
  • La flecha roja muestra la fuerza (fuerza de reacción) aplicada al pie por el suelo, empujándolo hacia adelante.

Aplicaciones de la tercera ley de Newton

Exploremos algunas aplicaciones del mundo real de la tercera ley de Newton en diferentes escenarios:

Motores a reacción y cohetes

El funcionamiento de los motores a reacción y los cohetes es un ejemplo clásico de la tercera ley de Newton. Cuando el cohete expulsa gas hacia afuera, el gas empuja al cohete hacia atrás en la dirección opuesta, haciéndolo avanzar.

Para un cohete en vuelo, las fuerzas se pueden representar de la siguiente manera:

    F gas, cohete = - F cohete, gas

Este principio permite que los cohetes y motores a reacción operen eficazmente incluso en el vacío del espacio, donde no hay aire contra el que empujar.

Nadar

Nadar implica obedecer la tercera ley de Newton. Cuando nadas, empujas el agua hacia atrás con tus brazos y piernas. El agua a su vez te empuja hacia adelante.

Las fuerzas se pueden representar de la siguiente manera:

    F mano, agua = - F agua, mano

Cada movimiento al nadar es una expresión de las fuerzas recíprocas entre las extremidades del nadador y el agua.

Hélice de barco

Los barcos usan hélices para moverse a través del agua. Las palas de la hélice giran y empujan el agua hacia atrás. El agua reacciona y empuja al barco hacia adelante.

Las fuerzas de acción y reacción se expresan de la siguiente manera:

    F hélice, agua = - F agua, hélice

Malinterpretaciones y explicaciones

A pesar de su sencillez, la tercera ley de Newton a menudo causa confusión. Algunas malinterpretaciones comunes y explicaciones son las siguientes:

  • Concepto erróneo: Las fuerzas de acción y reacción se cancelan entre sí.
    Explicación: Las fuerzas de acción y reacción actúan sobre diferentes objetos, no sobre el mismo objeto, por lo que no se cancelan. Para una comprensión completa, considere la interacción entre todo el sistema involucrado (por ejemplo, pie y suelo).
  • Concepto erróneo: La acción siempre se refiere a la fuerza aplicada primero, seguida de la reacción.
    Explicación: Las fuerzas de acción y reacción ocurren simultáneamente; ninguna precede a la otra.

Ejemplo complejo: vuelo de pájaros

Las aves utilizan la tercera ley de Newton en vuelo. Cuando el pájaro bate sus alas hacia abajo, empuja el aire hacia abajo. El aire responde empujando al pájaro hacia arriba, produciendo sustentación y ayudando al pájaro a volar más alto.

    f ala, viento = - f viento, ala

Esta acción de empuje mantiene a los pájaros volando en el aire, demostrando una de las adaptaciones de la naturaleza a las leyes físicas.

Conclusión

La tercera ley del movimiento de Newton proporciona un profundo conocimiento de cómo las fuerzas trabajan en pares, ayudándonos a entender la mecánica detrás de varios movimientos y tensiones en nuestra vida diaria así como en el universo. Reconocer la naturaleza simultánea y el acoplamiento de las fuerzas descritas por esta ley puede mejorar nuestra comprensión de muchos fenómenos naturales y operaciones tecnológicas.

Al explorar diversas aplicaciones y despejar conceptos erróneos comunes, los estudiantes pueden apreciar la relevancia de la tercera ley de Newton, haciendo que el estudio de la dinámica en la mecánica sea un esfuerzo inspirador e informativo.


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Tercera ley de Newton y aplicaciones

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