Actividad experimental para comprobar la Tercera Ley de Newton sin el uso de globos

Título de la actividad:

Interacción entre carritos sobre una superficie sin fricción

Objetivo:

Comprobar la tercera ley de Newton a través de la observación del movimiento de dos cuerpos que interactúan entre sí, demostrando que las fuerzas de acción y reacción son iguales en magnitud y opuestas en dirección.

Materiales necesarios:

Dos carritos de masas diferentes (por ejemplo, uno liviano y otro más pesado)

Una superficie lisa o una pista con ruedas o rieles (opcional: una mesa con superficie pulida)

Un resorte o banda elástica

Cinta métrica o regla

Cronómetro (opcional)

Papel y lápiz para registro

Procedimiento:

1. Colocar ambos carritos en una pista o superficie lisa, uno frente al otro, en contacto por medio del resorte o banda elástica.

2. Sujetar los carritos mientras se comprime el resorte entre ellos, almacenando energía potencial elástica.

3. Soltar ambos carritos simultáneamente, permitiendo que el resorte se expanda y los empuje en direcciones opuestas.

4. Observar y registrar el desplazamiento o la velocidad de cada carrito luego de ser liberado.

5. Repetir el experimento intercambiando las masas de los carritos, si es posible.

Fundamento teórico:

Al liberar el sistema, el resorte ejerce una fuerza sobre cada carrito. Estas fuerzas son de igual magnitud pero en sentido contrario. Según la tercera ley de Newton, cada carrito ejerce una fuerza sobre el otro a través del resorte, y ambas fuerzas se presentan en pares de acción y reacción. Si los carritos tienen masas diferentes, se observarán aceleraciones distintas, lo que también puede relacionarse con la segunda ley de Newton.

Análisis:

El carrito con menor masa se moverá con mayor aceleración, pero la fuerza que actuó sobre ambos fue la misma en magnitud. Esto demuestra que la interacción entre dos cuerpos genera un par de fuerzas simultáneas y opuestas, lo cual es la base de la tercera ley de Newton.

Aplicaciones cotidianas relacionadas:

Reacción de una persona al empujar a otra en patines

El retroceso de una pistola al disparar

El impulso que siente un nadador al empujar la pared de la piscina

La propulsión de cohetes (sin aire como medio)

Conclusión:

Este experimento demuestra de manera clara que, cuando dos cuerpos interactúan, cada uno ejerce una fuerza sobre el otro que es igual en magnitud y opuesta en dirección. Es una comprobación directa del principio de acción y reacción que rige la dinámica de sistemas en interacción