Tercera ley de Newton
La tercera ley de Newton establece que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero otra igual y de sentido contrario.
La tercera ley de Newton, o principio de acción y reacción, afirma que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero otra fuerza de igual módulo y dirección pero de sentido contrario. Explica por qué podemos caminar, nadar o por qué un cohete despega en el vacío, y es uno de los tres pilares de la mecánica clásica.
¿Qué dice la tercera ley de Newton?
Isaac Newton la publicó en 1687 en los Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, junto con las otras dos leyes del movimiento. Su enunciado original, en lenguaje actual, es: «a toda acción corresponde siempre una reacción igual y contraria». Matemáticamente:
donde F₁₂ es la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el 2 y F₂₁ la que el 2 ejerce sobre el 1. Las dos fuerzas forman un par acción-reacción y comparten cuatro rasgos: tienen el mismo módulo, la misma dirección, sentidos opuestos y aparecen y desaparecen simultáneamente. Es una interacción mutua: no hay un cuerpo que «actúa» y otro que «reacciona» después.
Características del par acción-reacción
- Actúan sobre cuerpos distintos. Por eso no se anulan entre sí, aunque sean iguales y opuestas. Esta es la confusión más frecuente.
- Son de la misma naturaleza: si la acción es gravitatoria, la reacción también lo es; si es de contacto, la otra también.
- Se dan siempre en pares: no existen fuerzas aisladas.
- Son simultáneas: no hay retardo entre ellas (en la formulación clásica y para fuerzas de contacto).
Aunque las fuerzas sean iguales, las aceleraciones no tienen por qué serlo, ya que, según la segunda ley de Newton, a = F/m y los cuerpos tienen masas distintas. Cuando una persona salta desde una barca pequeña, la barca retrocede mucho más que la Tierra cuando saltamos del suelo, pero en ambos casos las fuerzas son iguales.
Ejemplos de acción y reacción
- Caminar: el pie empuja el suelo hacia atrás (acción) y el suelo empuja al pie hacia delante (reacción), gracias a la fricción.
- Nadar: las manos empujan el agua hacia atrás y el agua impulsa al nadador hacia delante.
- Cohete: expulsa gases a gran velocidad hacia abajo y estos empujan el cohete hacia arriba. No necesita aire contra el que apoyarse, por eso funciona en el espacio.
- Retroceso de un arma: la bala sale hacia delante y el arma retrocede.
- Un libro sobre una mesa: el libro empuja la mesa hacia abajo y la mesa empuja al libro hacia arriba (fuerza normal).
- Dos imanes: si uno atrae al otro con una fuerza determinada, el segundo atrae al primero con otra igual.
- La Tierra y la Luna: se atraen mutuamente con la misma fuerza gravitatoria, aunque la Luna acelera mucho más al ser menos masiva.
Error frecuente: el peso y la normal
Sobre un libro en reposo sobre una mesa actúan el peso (hacia abajo) y la normal (hacia arriba), que son iguales y opuestas. Pero no son un par acción-reacción: ambas actúan sobre el mismo cuerpo, el libro, y son de naturaleza distinta. Su igualdad se debe a la primera ley (el libro está en equilibrio). La reacción al peso del libro es la fuerza gravitatoria que el libro ejerce sobre la Tierra, y la reacción a la normal es la fuerza del libro sobre la mesa.
Relación con la conservación del momento lineal
Si sobre dos cuerpos que interactúan solo actúan sus fuerzas mutuas, la variación del momento de uno es opuesta a la del otro. En consecuencia, el momento lineal total se conserva:
Este principio es una consecuencia directa de la tercera ley y se aplica a choques, explosiones y propulsión a chorro. Es válido en la física clásica, pero con matices cuando intervienen interacciones a distancia que se propagan con velocidad finita, como en el electromagnetismo, donde el principio general de conservación se mantiene si se incluye el momento del campo.
Ejercicios resueltos
1. Dos patinadores en reposo sobre hielo se empujan. El primero, de 60 kg, recibe una fuerza de 120 N. Calcula la fuerza sobre el segundo, de 40 kg, y la aceleración de cada uno.
Por la tercera ley, el segundo recibe 120 N en sentido contrario. Aceleraciones: a₁ = 120/60 = 2 m/s² y a₂ = 120/40 = 3 m/s², en sentidos opuestos.
2. Un fusil de 4 kg dispara una bala de 10 g a 800 m/s. Calcula la velocidad de retroceso del fusil.
Momento inicial = 0, por lo que 0 = 0,010·800 + 4·v ⇒ v = −8 / 4 = −2 m/s (el signo indica que retrocede, en sentido opuesto a la bala).
3. Una persona de 70 kg está de pie en el suelo. ¿Qué fuerza ejerce la Tierra sobre ella y cuál es su reacción? (g = 9,8 m/s²)
La Tierra atrae a la persona con P = m·g = 70 · 9,8 = 686 N. La reacción es la fuerza con que la persona atrae a la Tierra: también 686 N, hacia arriba.
Preguntas frecuentes
Si acción y reacción son iguales y opuestas, ¿por qué no se anulan?
Porque actúan sobre cuerpos diferentes. Para que dos fuerzas se anulen deben aplicarse sobre el mismo cuerpo; el par acción-reacción nunca cumple esta condición.
¿Cómo funciona un cohete en el vacío?
Expulsa gases hacia atrás y, por reacción, estos empujan al cohete hacia delante. No necesita aire, porque la fuerza se ejerce entre el cohete y el gas expulsado.
¿Por qué un camión que choca con un coche ejerce la misma fuerza que el coche?
Porque el par de fuerzas del choque son iguales en módulo. El coche sufre una aceleración mucho mayor al tener menos masa, y por eso los daños suelen ser mayores en él.
¿Qué dice la tercera ley sobre el peso y la normal?
Que no son un par acción-reacción, pues se aplican sobre el mismo cuerpo. Su igualdad en reposo se explica por la primera ley.
Referencias
- Newton, I. Principios matemáticos de la filosofía natural (Principia, 1687).
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Tercera ley de Newton». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/tercera-ley-de-newton/
