Tercera ley de Newton (acción-reacción)

La tercera ley de Newton significa lo siguiente: si el objeto A ejerce una fuerza sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta sobre el objeto A. Las dos fuerzas ocurren al mismo tiempo y actúan sobre objetos distintos.

Para una interacción,

$$\vec{F}_{A \text{ on } B} = -\vec{F}_{B \text{ on } A}$$

Una forma rápida de recordarlo es que una interacción siempre tiene dos lados. Nunca debes buscar una fuerza de la tercera ley sin nombrar primero ambos objetos.

Por qué las fuerzas iguales y opuestas no se cancelan

La expresión "acción-reacción" es un poco engañosa porque suena secuencial. En física, el par es simultáneo.

Igual de importante, las fuerzas no actúan sobre el mismo objeto. Por eso no se cancelan en un mismo diagrama de cuerpo libre. Las fuerzas solo se cancelan cuando actúan sobre el mismo objeto.

Ejemplo resuelto: dos patinadores se empujan

Imagina dos patinadores de pie sobre hielo casi sin fricción. El patinador A empuja al patinador B hacia la derecha con una fuerza de $40\ \mathrm{N}$.

En ese mismo momento, el patinador B empuja al patinador A hacia la izquierda con una fuerza de $40\ \mathrm{N}$. Esos dos empujes forman un par de la tercera ley porque provienen de la misma interacción y apuntan en direcciones opuestas.

Si los patinadores tienen masas diferentes, sus aceleraciones aún pueden ser distintas. Eso no contradice la ley. La tercera ley de Newton dice que las fuerzas son iguales en magnitud, no las aceleraciones. Según la segunda ley de Newton, el patinador con menor masa tiene la mayor aceleración porque $a = F_{net}/m$ para masa constante.

Cómo identificar un par de acción-reacción

Usa esta comprobación breve:

1. Nombra los dos objetos que interactúan.
2. Escribe una fuerza con claridad, como "fuerza del patinador A sobre el patinador B".
3. Invierte los objetos para obtener la fuerza correspondiente: "fuerza del patinador B sobre el patinador A".
4. Comprueba que ambas fuerzas provienen de la misma interacción.
5. Confirma que actúan sobre objetos distintos y apuntan en direcciones opuestas.

Si alguna de esas comprobaciones falla, probablemente no estás viendo un par de la tercera ley.

Errores comunes con la tercera ley de Newton

• Pensar que el par se cancela porque las fuerzas son iguales y opuestas. No se cancelan a menos que actúen sobre el mismo objeto.
• Tratar la "acción" como primero y la "reacción" como después. Las dos fuerzas son simultáneas.
• Emparejar fuerzas incorrectas. La reacción a tu empuje sobre una pared es el empuje de la pared sobre ti, no tu peso ni la fuerza normal del suelo.
• Suponer que fuerzas iguales deben producir el mismo movimiento. Una fuerza igual con distinta masa puede producir distinta aceleración.

Dónde se usa la tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton aparece siempre que dos objetos interactúan: al caminar, saltar, empujar un carrito, nadar o cuando un cohete empuja los gases de escape hacia atrás. En cada caso, el movimiento exacto sigue dependiendo del panorama completo de fuerzas sobre cada objeto.

Por ejemplo, cuando caminas, tu pie empuja hacia atrás sobre el suelo. Entonces el suelo te empuja hacia adelante mediante la fricción. Si la superficie no puede proporcionar suficiente fricción, ese empuje hacia adelante es demasiado pequeño y caminar se vuelve difícil.

Una comprobación mental que evita la mayoría de los errores

Si dos fuerzas iguales y opuestas parecen que deberían desaparecer, hazte una pregunta: ¿actúan sobre el mismo objeto? Si la respuesta es no, no forman un par que se cancela en un mismo diagrama de cuerpo libre.

Prueba una comprobación similar de pares de fuerzas

Elige una interacción cotidiana, como empujar una pared o impulsarte desde el suelo al saltar. Escribe el par con palabras antes de dibujar nada: "fuerza tuya sobre la pared" y "fuerza de la pared sobre ti". Ese hábito hace que la tercera ley de Newton sea mucho más fácil de usar en problemas de mecánica más difíciles.