Título: Reacción en Acción: Demostración de la Tercera Ley de Newton con Carritos y Resortes

1. Introducción:

La Tercera Ley de Newton, conocida como la Ley de Acción y Reacción, postula que "con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto sobre líneas diferentes" (Hewitt, 2007). Esta ley fundamental de la física describe cómo las fuerzas siempre aparecen en pares, actuando sobre cuerpos diferentes con la misma magnitud y en direcciones opuestas. La siguiente actividad experimental busca evidenciar esta interacción.

2. Objetivo:

Demostrar experimentalmente que las fuerzas de acción y reacción son de igual magnitud y actúan en direcciones opuestas sobre cuerpos distintos, de acuerdo con la Tercera Ley de Newton.

3. Materiales:

Dos carritos de baja fricción (ej. carritos de juguete con ruedas lisas).

Un resorte de compresión (aproximadamente 5-10 cm de largo).

Una superficie horizontal lisa (ej. mesa).

Cintas métricas o reglas.

Opcional: Sensores de fuerza o dinamómetros (para una cuantificación más precisa, si están disponibles).

4. Procedimiento:

Paso 1: Preparación del Sistema. Coloque los dos carritos en la superficie horizontal lisa. Inserte el resorte entre los extremos de los dos carritos de manera que queden ligeramente comprimidos o listos para una compresión. Asegúrese de que no haya obstáculos en la trayectoria de los carritos.

Paso 2: Acción - Compresión y Liberación. Mantenga los carritos unidos con el resorte comprimido entre ellos. La compresión del resorte representa la "acción". Una vez listos, libere simultáneamente los carritos, permitiendo que el resorte los empuje en direcciones opuestas.

Paso 3: Observación y Medición (cualitativa y/o cuantitativa).

Observación Cualitativa: Observe cómo los dos carritos se separan. ¿Se mueven en la misma dirección o en direcciones opuestas? ¿Parece que se mueven con la misma "fuerza" o impacto inicial, independientemente de sus masas (si tienen masas diferentes)?

Medición Cuantitativa (opcional, si hay sensores): Si se dispone de sensores de fuerza, colóquelos entre el resorte y los carritos. Registre las lecturas de fuerza en cada carrito en el momento de la separación. Debería observar fuerzas de igual magnitud pero en direcciones opuestas.

Medición Indirecta (Cualitativa-Cuantitativa): Si no hay sensores de fuerza, puede observar las distancias que recorren los carritos antes de detenerse o sus velocidades relativas (si las masas son iguales). Si los carritos tienen masas iguales, deberían experimentar aceleraciones similares y, por lo tanto, recorrer distancias comparables. Si las masas son diferentes, la aceleración será inversamente proporcional a la masa, pero las fuerzas que actúan sobre cada uno (acción y reacción) seguirán siendo de igual magnitud.

5. Análisis de Resultados Esperados:

Al liberar el resorte, se observará que ambos carritos se desplazan en direcciones opuestas. Esto demuestra que la fuerza ejercida por el resorte sobre el primer carrito (acción) provoca una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario sobre el segundo carrito (reacción). Incluso si los carritos tienen masas diferentes, las fuerzas que actúan sobre cada uno serán idénticas en magnitud, lo que resultará en aceleraciones inversas a sus masas (a=F/m). Esta interacción bidireccional es la esencia de la Tercera Ley de Newton.

6. Conclusión:

La actividad con carritos y un resorte permite evidenciar claramente la Tercera Ley de Newton, al demostrar que la fuerza de acción ejercida por un objeto sobre otro es siempre acompañada por una fuerza de reacción de igual magnitud y dirección opuesta ejercida por el segundo objeto sobre el primero. Esta demostración resalta la naturaleza recíproca de las fuerzas en el universo.

Referencias Bibliográficas:

Hewitt, P. G. (2007). Física conceptual (10a ed.). Pearson Educación.

Giancoli, D. C. (2014). Física para ciencias e ingeniería con física moderna (4a ed.). Pearson Educación.