TERCERA LEY DE NEWTON

I. INTRODUCCIN:

Seguramente usted ha aprendido el segundo enunciado acerca de la Tercera Ley de Newton: A TODA ACCIN CORRESPONDE UNA REACCIN IGUAL Y OPUESTA. Pero, qu es lo que realmente significa est frase?

A diferencia de las dos primeras leyes de Newton para el movimiento, que se refieren a objetos individuales solamente, la tercera ley describe una interaccin entre dos cuerpos. Por ejemplo, qu ocurre en la mano de tu compaero, si t le empujas con tu mano? Para estudiar esta interaccin, se pueden utilizar dos sensores de fuerza: mientras uno de los objetos (su mano) empuja o jala del otro objeto (la mano de su compaero) los sensores de Fuerza registrarn los valores de estos jalones o empujones. La relacin entre ellos ser fcilmente descrita siguiendo la propuesta de La Tercera Ley de Newton. II. OBJETIVOS:

Calibrar los dos sensores de Fuerza Observar la forma en que se relacionan pares de fuerzas. Observar las variaciones de los pares de fuerzas en un tiempo determinado. Explicar la Tercera Ley de Newton en un lenguaje sencillo.

III. FUNDAMENTO TERICO:

Cuando uno se apoya en la pared, cuando hay un libro sobre la mesa o cuando se empuja un auto hay fuerzas que actan sobre los cuerpos, y ms de las que uno piensa. En el ejemplo del auto claro que hay una fuerza, la de la persona que empuja, pero que sucede con los otros ejemplos. Sobre los cuerpos estn actuando muchas fuerzas constantemente como la de gravedad, que es la atraccin que ejercen todos los cuerpos sobre los otros; la normal, que es la que evitan que los cuerpos caigan cuando estn sobre algo; la de roce, que acta contra el sentido del movimiento; la de accin y la de reaccin. Son estas ltimas dos las que son representadas en la tercera ley de Newton. Normalmente en la naturaleza las fuerzas no se presentan solas, sino que en pares como son las fuerzas de accin y reaccin.

Tercera Ley De Newton:La tercera ley de Newton explica las fuerzas de accin y reaccin. Estas fuerzas las ejercen todos los cuerpos que estn en contacto con otro, as un libro sobre la mesa ejerce una fuerza de accin sobre la mesa y la mesa una fuerza de reaccin sobre el libro. Estas fuerzas son iguales pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo y sentido, pero son opuestas en direccin. Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este tambin ejerce una fuerza sobre l.Se nombra fuerza de accin a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una fuerza sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reaccin a la es originada por el cuerpo que recibe y reacciona (De all el nombre) con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo. Pero qu pasa cuando ningn cuerpo origino primariamente la fuerza, como en el ejemplo del libro sobre la mesa? Cualquiera puede ser denominada fuerza de accin y obviamente a la otra se le denominar como fuerza de reaccin.Ejemplos: En la siguiente imagen se encuentran cinco ejemplos ms de las fuerzas de accin y reaccin: La fuerza que ejerce la bala sobre la pistola y la que ejerce la pistola sobre la bala provocando el disparo de esta. La fuerza que ejerce el avin sobre el aire, provoca que el aire reaccione sobre el avin provocando el desplazamiento de este. La fuerza del misil hacia el aire y la del aire sobre el misil provoca el movimiento del misil. La fuerza que la mano ejerce sobre la mesa y la que esta ejerce de vuelta no da como resultado el movimiento debido a que las fuerzas son muy leves como para provocarlo. La fuerza que ejerce el remo sobre el muelle no es suficiente como para moverlo pero la fuerza de reaccin del muelle si es suficiente como para mover al remo hacia atrs, llevando al hombre hacia atrs, por lo que el bote es arrastrado hacia atrs.Otros ejemplos: Al patear una pelota, el pie ejerce una fuerza sobre sta; pero, al mismo tiempo, puede sentirse una fuerza en direccin contraria ejercida por la pelota sobre el pie. Si una persona empuja a una pared la pared. La persona ejerce una fuerza sobre la pared y la pared otra fuerza sobre la persona. Cuando una persona camina empuja hacia atrs el suelo, la reaccin del suelo es empujarlo hacia adelante, por lo que se origina un movimiento de la persona hacia adelante. Lo mismo sucede con un auto en movimiento, las ruedas empujan el camino y este la empuja hacia adelante. Un objeto colgando de una cuerda ejerce una fuerza sobre la cuerda hacia abajo, pero la cuerda ejerce una fuerza sobre este objeto hacia arriba, dando como resultado que el objeto siga colgando y no caiga.IV. Materiales:

PC con Windows o Power Macintosh LabPro o Interface Universal Lab Logger Pro Dos sensores de Fuerza Una pesa de 500g Cuerda Una liga o elstico

V. PREGUNTAS PRELIMINARES:

1. Usted est conduciendo por la carretera y de pronto un insecto se choca contra el parabrisas de su auto. Cul es mayor: la fuerza realizado por el insecto contra el parabrisas, o la fuerza realizada por el parabrisas sobre el insecto?RPT: La fuerza que ejerce el insecto al chocar contra el parabrisas es la misma con la que reacciona el parabrisas con el mismo modulo pero en sentido contrario, esto se debe al tercer postulado de la Ley de Newton.

2. Coja una liga o banda elstica entre sus dos manos. Jale de ella con su mano izquierda Experimenta su mano derecha una fuerza? Se dirige esta fuerza en la misma direccin de la fuerza aplicada por la mano izquierda? Si no En cul?RPT: Una vez realizada esta experiencia, nos damos cuenta que, efectivamente la fuerza generada por la interaccin entre la liga y la mano izquierda produce una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario a la ejercida la cual se aplica sobre la mano derecha.3. Jale ms fuerte con su mano izquierda Se altera la fuerza aplicada sobre su mano derecha? RPT: Por puesto, si ejerce una fuerza a un cuerpo por la tercera Ley de Newton este reaccionara generando una fuerza de la misma intensidad pero en sentido contrario, por lo tanto, al aumentar la fuerza el cuerpo reaccionara con una mayor fuerza de reaccin correspondiendo a la fuerza ejercida.

4. Cmo es la fuerza realizada por su mano izquierda, transmitida por la banda elstica, en relacin con la fuerza aplicada por la de su mano derecha? Usando sus propias palabras, escriba una regla para la relacin entre estas dos fuerzas.RPT: Dichas magnitudes aplicadas a ambas manos son directamente proporcionales, por lo tanto ambas mantienen intensidad pero en sentidos contrarios, este ltimo se debe a la tercera ley de Newton

VI. PROCEDIMIENTO:

1. Conecte los dos Sensores de Fuerza para el estudiante o los dos sensores de Fuerza de Doble-Rango (Dual -Range Force Sensors) a los canales 1 y 2 de LaPro o de la interface Universal Lab. Si se est usando sonda de fuerzas (Force Probes) conctelas en PORT 1 Y PORT 2.2. Abra la carpeta experimento 11 de Fsica con Computadora. Abra el archivo del experimento que coincide con los sensores de fuerza que esta utilizand. Si su sensor tiene un selector para el rango, setelo a 50 N. se displayar un grfico en su pantalla, en el que el eje vertical presenta la fuerza, desde- 20 hasta 20 N. el eje horizontal muestra el tiempo, desde 0 a 10 s.3. Los Sensores de Fuerza sol pueden medir fuerzas en una direccin; si usted aplica una fuerza en otra direccin, los resultados obtenidos no sern vlidos ni significativo. El Sensor de Fuerza Rango Doble y la Sonda de Fuerza ULI reconocen fuerzas aplicadas en direccin paralela a su eje longitudinal. El sensor de Fuerza para el estudiante responde a fuerzas aplicadas al gancho en direccin de la lnea (entre los extremos de la U formada por el sensor).4. Como en este experimento usted va a comparar las lecturas de dos Sensores de Fuerza diferentes, es importante que ambos devuelvan datos precisos y confiables. En otras palabras, es sumamente necesario calibrarlos antes del experimento. Para calibrar el primer sensor,

a) Elija calibrar del men Experimento. Haga clic en el puerto correspondiente al primer Sensor de Fuerza de modo que quede iluminado, y si es necesario, en el puerto correspondiente al segundo Sensor de Fuerza para que no est iluminado. Haga clic en el botn (Perform Now).b) Retire toda pesa y cese en aplicar cualquier fuerza sobre el sensor y sostngalo en posicin vertical, con el gancho apuntando hacia abajo. Ingrese el valor 0 (cero) en el campo Valor 1, y cuando la lectura que se muestra en Imput 1 se vuelva estable, haga clic en (Keep). De esta manera, queda definido el valor de fuerza nula (cero).c) Cuelgue la masa de 500g. del sensor. Esta realiza una fuerza de 4,9 N sobre l. Ingrese 4,9 en el campo Valor 2, y cuando el valor de lectura que se muestra en Input quede estable, haga clic en (Keep).d) Haga clic el (OK) para completar el proceso de calibracin del primer Sensor de Fuerza.

5. Repita el proceso para el segundo Sensor de Fuerza con una excepcin importante; en lugar de ingresar 4,9 en el campo de Valor 2, ingrese -4,9. El signo menos indica que para el segundo sensor un jaln es negativo. En esta actividad es importante definir esta diferencia de signos entre los dos Sensores de Fuerza, ya que es importante que stos hagan la diferencia al momento de medir los valores, de modo que un jaln hacia la derecha no muestre en el sensor de la izquierda un valor con el mismo signo.6. Use los sensores en una orientacin diferente a aquella en la que fueron calibrados. Coloque los sensores en posicin horizontal y asegrese que ninguna fuerza este siendo aplicada sobre ellos. En ese momento, haga clic en (cero). Luego, haga clic en (cero todos los sensores) para setear en cero ambos sensores. Este paso asegura que los sensores retornen el valor cero cuando ninguna fuerza se est aplicando sobre ellos.7. Haga clic en (Collect) para realizar una prueba de toma de datos. Jale ambos Sensor de Fuerza y observe el signo que aparece en la lectura de sus valores. As, podr saber cul de ellos est dirigido en la posicin positiva y cul en la posicin negativa.8. Haga un pequeo bucle de cuerda de unos 30 cm. De circunferencia, y una con l los ganchos de los sensores de fuerza. Coja usted uno de ellos y entregue el otro a su compaero, de modo que al momento de jalar, la cuerda que d en el medio. Asegrese de que la fuerza que se aplica est dirigida slo en la direccin sensitiva del Sensor de Fuerza que est usando.9. Haga clic en (Collect) para empezar a tomar datos. Tire suavemente del Sensor de Fuerza dde su compaero haciendo fuerza desde su propio Sensor de Fuerza, teniendo cuidado con el grfico no se salga del rea de trazado. Luego, pida a su compaero que haga lo mismo. Tiene 10 segundos para probar con jalones de diferentes magnitudes. Elija Store Latest Run (Guardar ltimo Ensayo) del men Data.10. Qu cree usted que pasara si utilizara la banda elstica en lugar de la cuerda? parte de la fuerza se gastara en estirar la band a elstica? Esboce el grafio que se obtendra si se hiciera este ensayo, y repita los pasos 8 y 9 utilizando la banda elstica en lugar de la cuerda.VII. ANALISS:

1. Examine los dos juegos de datos obtenidos. A que conclusin puede llegar usted acerca de las dos fuerzas ( La fuerza que usted hace sobre su compaero, y la fuerza que la fuerza que su compaero hace sobre usted)? Hay alguna relacione entre sus magnitudes? Cmo son sus signos?

RPT: Llegamos a la conclusin de que en un momento dado las fuerzas ejercidas, por los sujetos de prueba, poseen la misma intensidad pero con signos contrarios.

2. De qu manera la banda elstica altera los resultados? O los cambia totalmente.

RPT: La banda elstica solo en un transmisor de fuerza, es decir, conduce la fuerza aplicada en un extremo, para dirigirla al otro al otro extremo dndose as la reaccin por la tercera ley de Newton.

3. Mientras usted y su compaero estn jalando los sensores de fuerza respectivamente, tienen estos la misma direccin positiva? Su respuesta anterior. afecta de alguna manera el anlisis del par de fuerzas?RPT: No, las fuerzas ejercidas son de la misma intensidad pero se dirigen a sentidos contrarios, pero esto no afecta la medicin de la fuerzas, debido a que son la misma intensidad, es decir los mdulos de las fuerzas son iguales.

4. Existe alguna forma de jalar el sensor de fuerza sin que este jale en sentido contrario? Intntelo.

RPT: No es posible, debido a que el ejercer una fuerza sobre uno de los sensores, el otro reaccionar si y solo si estn conectados en sentidos contrarios.

5. Vuelva a leer el enunciado de la tercera ley propuesta al inicio de esta actividad. La expresin igual y opuesta debe ser interpretada con mucho cuidado, ya que para dos vectores sean iguales ( ) y opuestos ( ) entonces debe darse que ; por lo tanto, ambas fuerzas serian siempre cero. Cul es verdadero sentido de igual y opuesto? Vuelva a enunciar la tercera ley de newton con sus propias palabras, pero sin usar las palabras accin, reaccin, o igual y opuesta.

RPT: El verdadero sentido de igual y opuesto se refiere a las magnitudes que se obtienen en un cuerpo como resultado de afectarle mediante una fuerza y como los cuerpos tienden a permanecer en su estado orinal es que responden con una misma intensidad correspondiente a la fuerza ejercida.

Todo cuerpo experimenta algn tipo de fuerza ejercida sobre el y responder generando una fuerza de la misma intensidad pero en direccin contraria a la fuerza ejercida.

6. Revise la respuesta que dio inicialmente a la pregunta acerca del insecto y el parabrisas.

VIII. AMPLIACIONES:

Fije unos de los sensores de fuerza a una de las mesas de su laboratorio y repita los experimentos. Est la mesa jalando hacia atrs cuando usted jala de ella? Por lo tanto, Es indispensable que el segundo sensor de fuerza sea sostenido por una persona?RPT: No, la mesa no jala, solo reaccionan los puntos donde son ejercidos la fuerza como respuesta al intento de alteracin de su estado.

Claro para que haya una reaccin correspondiente a la ejercida y en sentido contrario es necesario que ningn cuerpo se mueva, por lo tanto necesitan estar sostenidos y no se rompa el estado de reposo.

Use una varilla rgida para conectar sus sensores de fuerza en lugar de la cuerda y experimente jalndolos y empujndolos. Repita los experimentos. La varilla. Cambia la direccin del par de fuerzas actuantes? RPT: Este experimento no se fue realizado.

IX. Resultados:

1. Con hilo pabilo:

2.con liga:

X. DISCUSIN:

Antes de ingresar y poner en prctica lo mencionado por la gua de laboratorio surgieron algunas interrogantes la ms resaltante cual es la diferencia entre los grados de fuerza entre el elstico y el hilo. Segn el libro de fsica Serway Mc Graw Hill en la pgina 265 menciona que si varia una respecto a la otra. Luego de terminar la experiencia en laboratorio podemos decir la fuerza de reaccin juega un rol importante la resistencia que ofrece el cuerpo.Por ejemplo, tienes una superficie inclinada y un objeto inmvil sobre ella. Sin rozamiento, lo natural es que se deslice. Pero si esta inmvil, quiere decir q hay una fuerza d rozamiento esttica actuando sobre el, que lo mantiene en reposo. Ahora, puede que le des un empuje inicial y comience a moverse lentamente, pero sin detenerse; en ese caso, rompiste la fuerza de friccin esttica, y ahora entra en juego la cintica, que usualmente es menor a la esttica.

XI. CONCLUSIONES:

Pudimos darnos cuenta que a diaria ponemos de manifiesto la ley de accin y reaccin con al jalar cajas pesadas, patear una pelota contra la pared, estirar un resorte. Concluimos que para que el experimento se desarrolle con xito debemos calibrar el programa para que arroje las grficas adecuadas, de no calibrarlas solo te arroja una fuerza o los puntos que aparecen no son los exactos.XII. BIBLIOGRAFA: Serway R (1997). Fsica, Vol. I Cuarta Edicin. Editorial McGraw Hill Interamericana: Mxico Antonio Mximo, Beatriz Alvarenga (2005).Fsica General. Mxico D.F.: Oxford University Press Halladay yResnik,Fsica, Editorial CECSA.2. Tipler Paul, Fsica General, Editorial Revette, Barcelona Espaa.