La tercera Ley de Newton se puede enunciar formalmente así:
"Las fuerzas siempre ocurren en pares. Si el objeto A ejerce una fuerza F sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza igual y opuesta -F sobre el objeto A"
o en forma común:
"Cada acción tiene una reacción igual y opuesta"
Observe este requisito importante: ¡Deben estar involucrados dos objetos! Existe toda una suerte de situaciones en donde dos fuerzas iguales y opuestas actúan sobre el mismo objeto, cancelándose uno a otro, de manera que no ocurre aceleración alguna (o siquiera movimiento). Esto no es un ejemplo de la tercera ley, sino de equilibrio entre las fuerzas. Algunos ejemplos:
Un objeto pesado descansa sobre el piso, siendo jalado por la Tierra con una fuerza mg (vea dibujo). Sin embargo, no se mueve en esa dirección, debido a que el piso lo detiene. Obviamente, el piso está ejerciendo sobre el objeto una fuerza igual y opuesta –mg (velocidad v = 0, aceleración a = 0).
Un elevador es levantado desde el nivel de la calle hasta el 5to. piso. Este siente dos fuerzas: hacia abajo, su peso y el de la gente dentro de él, y hacia arriba, el jalón del cable el cual lo sostiene. Entre pisos, siempre y cuando el elevador no acelere, la fuerza neta debe de ser cero, porque las dos fuerzas deben ser iguales y opuestas (v > 0, a = 0).En contraste, La tercera ley de Newton siempre involucra a más de un objeto.
Cuando se dispara un arma de fuego, la fuerza del gas producido debido a la quema de la pólvora, hace que la bala salga. De acuerdo a la ley de Newton, el arma en sí retocede.
La punta de una gran manguera contra incendios tiene asa, la cual los bomberos deben sostener con firmeza, debido a que al salir el chorro de agua, la manguera es enviada en sentido contrario de manera visiblemente.
Los rociadores rotativos de un jardín trabajan con el mismo principio. De manera similar, el movimiento hcia adelante de un cohete viene de la reacción del rápido chorro de gases calientes que salen de su parte trasera.
Aquellos que están familiarizados con botes pequeños saben que antes de brincar del bote al muelle, es prudente que primero se amarre el bote a dicho muelle, y sujetarse del muelle antes de brincar. De otra manera, al brincar, el bote se mueve "de manera mágica" retirándose del muelle, con la posibilidad de no caer en el muelle o de alejar el bote fuera de alcance. Todo eso es la tercera ley de Newton: al impulsar el cuerpo con las piernas hacia el muelle, ellas también aplican al bote una fuerza igual en la dirección opuesta, lo cual lo empuja retirándolo del muelle.La Bicicleta
Un ejemplo más sutil es demostrado por la bicicleta. Es bien sabido que balancear una bicicleta inmóvil es casi imposible, mientras que con una bicicleta que avanza es bastante fácil. ¿Porqué?
En cada caso aplican diferentes principios. Suponga que se sienta en una bicicleta inmóvil, y aprecia que se está inclinando hacia la izquierda. ¿Qué hace? La tendencia natural es hacerse hacia la derecha, para balancear la inclinación mediante su cuerpo. Pero al mover la parte superior de su cuerpo hacia la derecha, de acuerdo a la tercera ley de Newton, usted está en realidad haciendo que la bicicleta se incline más hacia la izquierda. ¡Tal vez deba usted inclinarse a la izquierda y empujar de nuevo la bicicleta? Puede funcionar durante una fracción de segundo, pero ahora usted está realmente fuera de balance. Claro que no
En una bicicleta que avanza, el balance se mantiene mediante un mecanismo completamente diferente. Girando ligeramente los manubrios de la bicicleta hacia la derecha o izquierda, usted imparte algo de la rotación de la rueda frontal ("momento angular") para rotar la bicicleta alrededor de su eje longitudinal, que es la dirección sobre la cual gira. De esa manera el conductor puede accionar para equilibrar cualquier tendencia de la bicicleta de caerse hacia un lado o hacia otro, sin caer en el círculo vicioso de la acción y reacción.
Para desanimar a los ladrones, algunas bicicletas tiene un candado el cual bloquea los manubrios en una posición fija. Cuando dicha bicicleta es bloqueada en una dirección hacia adelante, esta puede ser llevada or una persona caminando, pero no puede ser conducida porque no puede ser balanceada.
Formulación de Mach de las Leyes de Newton
Ernst Mach
Las leyes de Newton fueron introducidas aquí de la manera tradicional--a través de los conceptos de masa y fuerza (Newton en realidad formuló la segunda ley en términos de momento, no aceleración). Ernst Mach, quien vivió en Alemania dos siglos después que Newton, intentó evitar un nuevo concepto y formuló la física tan solo en términos de lo que puede ser observado y medido. El decía que las leyes de Newton se podía resumir en una sola ley:
"Cuando dos objetos compactos ("masas puntuales" en terminología física) actúan uno sobre el otro, ellos aceleran en direcciones opuestas, y la proporción de sus aceleraciones es siempre la mismaLéalo de nuevo, si desea: no se mencionan las fuerzas o las masas, tan solo la aceleración, la cual puede ser medida. Cuando una pistola actúa sobre una bala, un cohete sobre sus gases de escape, el Sol sobre la Tierra (y en la escala de la distancia que los separa, el Sol y la Tierra pueden ser vistos como objetos compactos), las aceleraciones siempre están dirigidas de manera opuesta.
Las masa y la fuerza ahora están fácilmente obtenibles. Si uno de los objetos es un litro de agua, su masa se define como un kilogramo. Si entonces actúa sobre otro objeto (tal vez con el agua congelándose, para propósitos de este experimento), entonces la proporción de su aceleración aw con respecto a la aceleración a del otro objeto, nos da la masa m del objeto. Y una fuerza de 1 newton se define como la que ocasiona que 1 kg obtenga una aceleración de 1 m/sec2.
Cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza (acción o reacción), este devuelve una fuerza de igual magnitud, igual dirección y de sentido contrario (reacción o acción).
Por ejemplo, en una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño,no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor.
La tercera ley de Newton también implica la conservación del momento lineal, el producto de la masa por la velocidad. En un sistema aislado, sobre el que no actúan fuerzas externas, el momento debe ser constante. En el ejemplo del adulto y el niño en la pista de patinaje, sus velocidades iniciales son cero, por lo que el momento inicial del sistema es cero. Durante la interacción operan fuerzas internas entre el adulto y el niño, pero la suma de las fuerzas externas es cero. Por tanto, el momento del sistema tiene que seguir siendo nulo. Después de que el adulto empuje al niño, el producto de la masa grande y la velocidad pequeña del adulto debe ser igual al de la masa pequeña y la velocidad grande del niño. Los momentos respectivos son iguales en magnitud pero de sentido opuesto, por lo que su suma es cero
Otra magnitud que se conserva es el momento angular o cinético. El momento angular de un objeto en rotación depende de su velocidad angular, su masa y su distancia al eje. Cuando un patinador da vueltas cada vez más rápido sobre el hielo, prácticamente sin rozamiento, el momento angular se conserva a pesar de que la velocidad aumenta. Al principio del giro, el patinador tiene los brazos extendidos. Parte de la masa del patinador tiene por tanto un radio de giro grande. Cuando el patinador baja los brazos, reduciendo su distancia del eje de rotación, la velocidad angular debe aumentar para mantener constante el momento angular.
esto comprueva que todo lo que sube cae de nuevo
