Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Tercera Ley del Movimiento


En el estudio de la mecánica clásica, la tercera ley del movimiento de Newton ocupa un lugar fundamental. Formulada por Sir Isaac Newton en 1687, esta teoría explica de manera hermosa los fenómenos que observamos en nuestra vida cotidiana, así como las complejas interacciones que ocurren en el universo que nos rodea. La tercera ley dice:

“Para cada acción hay una reacción igual y opuesta.”

Esta ley es importante para entender cómo funcionan las fuerzas. No se trata de un solo objeto, sino de pares de fuerzas que actúan sobre dos objetos que interactúan. Comprender este concepto no solo ayuda en los aspectos tangibles de la física, sino que también sienta las bases para teorías de física más complejas.

Entendiendo la ley de los tercios: conceptos clave

La tercera ley trata de interacciones. Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto ejerce simultáneamente una fuerza de igual magnitud en dirección opuesta sobre el primer objeto. A menudo se resume con esta frase:

“La acción y la reacción son iguales y opuestas.”

Los aspectos principales de esta ley son los siguientes:

  • Las fuerzas siempre existen en pares.
  • Ambas fuerzas son de igual magnitud.
  • La dirección de las fuerzas es opuesta.
  • Las fuerzas actúan sobre dos objetos diferentes.

Piénsalo de otra manera: es imposible aplicar una fuerza a un objeto sin que el objeto aplique una fuerza igual. Estas fuerzas no se cancelan porque actúan sobre diferentes objetos.

Ejemplo visual 1: Mesa y libro

Considera un libro colocado sobre una mesa. El libro ejerce una fuerza hacia abajo debido a la gravedad, y en respuesta, la mesa ejerce una fuerza hacia arriba. Estas fuerzas son iguales en magnitud y opuestas en dirección.

[Libro]

[mesa]

Acción: El peso del libro cae sobre la mesa.
Reacción: La mesa ejerce una fuerza hacia arriba sobre el libro.

Aquí, las fuerzas están equilibradas y el libro está en reposo. Las fuerzas de acción y reacción no se cancelan porque actúan sobre objetos diferentes.

Ejemplo de texto: Caminar

Cuando caminas, tu pie empuja hacia atrás contra el suelo. Según la tercera ley, el suelo empuja hacia adelante sobre tu pie con una fuerza igual en la dirección opuesta. Esta reacción del suelo te empuja hacia adelante.

Acción: El pie empuja hacia atrás contra el suelo.
Reacción: El suelo empuja el pie hacia adelante.

Sin la fuerza de reacción del suelo, moverse hacia adelante sería imposible. Por eso caminar sobre una superficie resbaladiza es un desafío, porque la fuerza de reacción necesaria del suelo se reduce.

Ejemplo visual 2: Cradle de Newton

El cradle de Newton es un ejemplo clásico que demuestra la tercera ley. Consiste en una serie de bolas de metal colgando en línea. Cuando levantas y sueltas una bola, colisiona con las otras bolas. Esto es lo que ocurre en términos de fuerzas:

[Bola 1] → Golpea → [Bola 2][Bola 3][Bola 4]

Acción: La bola 1 ejerce una fuerza sobre la bola 2.
Reacción: La bola 2 ejerce una fuerza igual pero opuesta sobre la bola 1.

Como resultado, la última bola en la serie es empujada hacia afuera, lo que explica completamente la regla.

Ejemplo de lección: Propulsión de cohete

Los motores de cohetes funcionan en base a la tercera ley de Newton. Cuando un cohete expulsa gas de su motor a alta velocidad (acción), el gas ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el cohete (reacción), haciendo que el cohete se mueva hacia adelante.

Acción: Los gases de escape son expulsados hacia abajo.
Reacción: El cohete se mueve hacia arriba.

Este principio permite que los cohetes y motores a reacción funcionen eficazmente en el espacio, donde métodos de propulsión convencionales como las ruedas no pueden funcionar.

Representación matemática

La expresión cuantitativa de la tercera ley de Newton se puede escribir de la siguiente manera:

F1 = -F2

Donde F1 es la fuerza aplicada por el primer objeto, y F2 es la fuerza aplicada por el segundo objeto. El signo negativo indica que la dirección de F2 es opuesta a la de F1.

Puntos clave para recordar

  • La tercera ley se aplica a todas las interacciones donde están presentes fuerzas, incluyendo fuerzas gravitacionales, mecánicas, eléctricas y magnéticas.
  • Aunque las magnitudes de las fuerzas de acción y reacción son iguales y sus direcciones opuestas, no se cancelan entre ellas porque actúan sobre cuerpos diferentes.
  • Este concepto se aplica independientemente de si los objetos están de pie o en movimiento.

Contexto histórico y significado

La tercera ley del movimiento de Newton no solo es un concepto central para principiantes, sino que también sirve como un importante principio en varios campos científicos. Antes de Newton, la comprensión del movimiento y las fuerzas carecía de coherencia. Las leyes de Newton, especialmente la tercera ley, proporcionaron una importante base para la investigación científica y el avance tecnológico subsiguiente.

Esta ley es fundamental para entender fenómenos como colisiones, transferencia de fuerza y conservación del momento. En disciplinas que van desde la ingeniería y la arquitectura hasta la robótica y la aeroespacial, la tercera ley de Newton está constantemente presente en el diseño, análisis y aplicación.

Implicaciones prácticas y malentendidos

En escenarios prácticos, la tercera ley es evidente en muchas situaciones. Cuando te sientas en una silla, ejerces una fuerza hacia abajo debido a tu peso, y la silla también ejerce una fuerza hacia arriba igual. Si la silla no puede proporcionar esa fuerza, caerá.

Un concepto erróneo común es que las fuerzas de acción y reacción se cancelan entre sí. Recuerda, esto no sucede porque actúan sobre cuerpos diferentes. Si estás considerando todas las fuerzas sobre el mismo objeto, aplicas la segunda ley del movimiento de Newton.

Conclusión

La tercera ley del movimiento de Newton proporciona una profunda visión sobre la naturaleza de la fuerza y la interacción. No solo es esencial para comprender los conceptos básicos de la física, sino que también sirve como base para conceptos y tecnologías más avanzadas. Entender esta ley mejora nuestro entendimiento de cómo funcionan las fuerzas en el universo, desde fenómenos cotidianos simples hasta el movimiento de los cuerpos celestes.

La idea sencilla pero poderosa de acciones y reacciones explica las relaciones dinámicas entre objetos y establece el escenario para nuevos descubrimientos e innovaciones. Al entender la tercera ley, los estudiantes de física establecen una base sólida para su educación continua en principios mecánicos y más allá.


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