Tercera ley de Newton: acción y reacción, explicada con ejemplos

La fórmula

Si el cuerpo A empuja al cuerpo B con una fuerza F_AB, entonces B empuja a A con una fuerza F_BA tal que:

F_AB = −F_BA

El signo menos indica que tienen sentidos opuestos. Las dos fuerzas miden lo mismo, en newtons, y actúan sobre la misma línea.

Las fuerzas siempre vienen en pares

No existe una fuerza sola. Cada vez que algo empuja o tira de otra cosa, aparece al mismo tiempo la fuerza de vuelta. No es que primero ocurra la acción y después la reacción: las dos nacen y desaparecen juntas. Los nombres «acción» y «reacción» son solo una forma de hablar; cualquiera de las dos puede llamarse acción.

Entonces, ¿por qué no se anulan?

Es la duda más frecuente. Si las fuerzas son iguales y opuestas, parecería que nada podría moverse. La clave es que actúan sobre cuerpos distintos. Dos fuerzas solo se anulan si actúan sobre el mismo cuerpo.

Cuando pateas una pelota, tu pie empuja la pelota y la pelota empuja tu pie con la misma fuerza. La pelota, que tiene poca masa, sale disparada. Tu pierna, unida a un cuerpo mucho más pesado, apenas se frena. La fuerza es la misma, pero sus efectos son distintos porque las masas son distintas: eso lo explica la segunda ley, F = m · a.

Ejemplos de la vida diaria

• Caminar: tu pie empuja el suelo hacia atrás y el suelo te empuja hacia adelante. Por eso cuesta caminar sobre hielo: sin roce, el pie no puede empujar el suelo.
• Nadar: los brazos empujan el agua hacia atrás y el agua empuja al nadador hacia adelante.
• Remar: el remo empuja el agua y el agua empuja el bote.
• Un globo que se desinfla: el globo expulsa el aire hacia un lado y el aire empuja el globo hacia el otro.
• El retroceso de un arma: el arma empuja la bala hacia adelante y la bala empuja el arma hacia atrás.
• Saltar desde un bote: al saltar hacia el muelle, empujas el bote hacia atrás y se aleja de la orilla.
• Un libro sobre la mesa: el libro empuja la mesa hacia abajo y la mesa empuja el libro hacia arriba.

El caso de los cohetes

Un cohete no necesita aire para avanzar, y por eso funciona en el espacio. Sus motores expulsan gases a gran velocidad hacia atrás; los gases, a su vez, empujan el cohete hacia adelante. La NASA usa este ejemplo para explicar la tercera ley: el cohete no se apoya en nada externo, se empuja contra su propio combustible.

Una confusión común: el peso y la normal

Un libro sobre una mesa tiene dos fuerzas encima: su peso (la Tierra lo atrae hacia abajo) y la fuerza normal (la mesa lo sostiene hacia arriba). Son iguales y opuestas, pero no son un par de acción y reacción, porque las dos actúan sobre el libro. Los pares verdaderos son otros:

• La Tierra atrae al libro hacia abajo; el libro atrae a la Tierra hacia arriba.
• El libro empuja la mesa hacia abajo; la mesa empuja el libro hacia arriba.

Ejercicio resuelto

Enunciado: dos patinadores están quietos sobre hielo, frente a frente. Ana tiene 50 kg y Bruno 75 kg. Ana empuja a Bruno con una fuerza de 150 N. ¿Qué aceleración adquiere cada uno?

1. Por la tercera ley, Bruno empuja a Ana con la misma fuerza: 150 N, en sentido contrario.
2. Aceleración de Bruno: a = F / m = 150 / 75 = 2 m/s².
3. Aceleración de Ana: a = 150 / 50 = 3 m/s², hacia el lado opuesto.

Resultado: los dos se separan, y Ana, que pesa menos, se aleja más rápido. La fuerza fue la misma para ambos; lo que cambió fue la masa.

Las tres leyes de Newton