lunes, 3 de agosto de 2009

El principio de acción y reacción

Una de las aportaciones conceptuales más novedosas de la mecánica newtoniana a las ciencias físicas fue el principio de acción y reacción enunciado por Isaac Newton. Según este principio cuando dos objetos materiales interaccionan se generan fuerzas colineales que son de igual módulo, tienen direcciones opuestas y actúan en cuerpos diferentes.

La validez de este principio fue tan ampliamente aceptada que incluso hasta el día de hoy algunos encuentran bases filosóficas al mismo. Pero la formulación de la teoría del electromagnetismo en el siglo XIX, y de la relatividad de Albert Einstein en el siglo XX, puso en tela de juicio la validez absoluta de este principio.

Supongamos que dos partículas electrizadas positivas 1 y 2 se mueven en un mismo plano y en cierto instante las direcciones de sus velocidades V1 y V2 son mutuamente perpendiculares (ver figura).

Para determinar la fuerza que actúa sobre una de ellas, primero determinamos el campo magnético generado por la otra en el lugar en donde se encuentra la anterior y luego aplicamos la fórmula de fuerza de Lorentz (F = q V B Sen θ) para determinar la fuerza que se genera sobre ella.

Como explicamos en un post anterior, la partícula 1 genera un campo magnético B1 entrante al plano de movimiento sobre la partícula 2 y esta última genera un campo B2 saliente del mismo plano sobre la anterior. Los módulos de estos vectores inducción son:

Aplicando la regla de la palma de la mano izquierda se determinan las direcciones de las fuerzas magnéticas F1 y F2 y se verifica que estas tienen direcciones mutuamente perpendiculares y, aplicando la fórmula de fuerza de Lorentz, se deduce que:

Como vemos, las fuerzas magnéticas que se ejercen mutuamente dos partículas en movimiento ni son iguales en módulo ni tienen dirección opuesta.

Las fuerzas de interacción magnética no cumplen siempre el principio de acción y reacción.

A continuación un video (en english) acerca de las leyes de newton.


Les dejo unos enlaces a algunos videos divertidos sobre el tema:

Action/Reaction
Newton
Newton’s Third law (para cada acción hay una reacción igual y opuesta)

Dulce venganza (para cada acción hay una reacción igual y opuesta)

3 comentarios:

Beto dijo...

Tu blog me parece bastante interesante.

Acá también me gustaría hacer un pequeño comentario ... en realidad no se viola la tercera ley de newton, en este caso es un poco mas complicada de analizar porque en el fonto esta ley tiene que ver con la conservación de momento, y en este caso el campo electromagnético generado por cada una de estas cargas tambien transporta momento, es ahi en donde esta lo que le falta o sobra a esas fuerzas, el análisis de eso es relativista, pero algo avanzado para física básica.

Lo importante es tener siempre muy en cuenta que esta ley tiene que ver con la conservación del momento lineal y esta si es una ley que no puede violarse pues es uno de los pilares de la física.

Beto dijo...

me refiero a que su violacion implicaria una drave consecuencia en la conservacion del momento lineal.

Beto dijo...

Como comentario final acá diría que a nivel preuniversitario e incluso en los primeros ciclos universitarios lo comentado acá es completamente correcto pues se estudia poco el comportamiento de las ondas electromagnéticas y aparecen pequeños errores aparentes en leyes bastante generales como las de Newton, pero si se sigue estudiando la física a un nivel más profundo iran apareciendo nuevas teorías que incluyan estos pequeños detalles que en épocas pasadas no fueron observados pues recordemos que Newton no sabía lo que se sabe hoy del electromagnetismo y solo contaba con la relatividad galineana.

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