La tercera ley de Newton para un bloque sobre una mesa [duplicado]

Hay una persona bajo el agua, empujando la pared de la piscina, acelerando así en sentido contrario. Esto se debe a la tercera ley.

Eso es incorrecto. Se debe a la segunda ley de Newton, no a la tercera. La tercera ley solo dice que la fuerza que la persona ejerce sobre la pared es igual y opuesta a la fuerza que la pared ejerce sobre la persona. Si la persona, o la pared de la piscina, acelera o no individualmente depende de si hay o no una fuerza neta sobre la persona y la pared, según la segunda ley de Newton para cada uno.

Cuando la persona aplica una fuerza en la pared, la pared los empuja hacia atrás.

Eso es correcto y eso se debe a la tercera ley de Newton.

En el DCL de la persona, solo hay una fuerza que actúa alejándose de la pared, que es la reacción normal de la pared. Por lo tanto, la persona se mueve en la otra dirección.

En el DCL de la persona actúan dos fuerzas horizontales. La fuerza ejercida sobre la persona por la pared que es igual y opuesta a la fuerza ejercida por la persona sobre la pared según la tercera ley de Newton, y la fuerza de la resistencia del agua que actúa en la dirección opuesta. La persona acelera hacia atrás porque la fuerza de reacción de la pared es mayor que la fuerza de resistencia del agua, para una fuerza neta sobre la persona.

Mientras tanto la pared de la piscina no acelera porque la fuerza que la persona ejerce sobre la pared es igual y opuesta a la fuerza que la estructura que sostiene la pared ejerce sobre la pared, para una fuerza neta de cero sobre la pared.

Estoy confundido, ¿por qué no ocurre lo mismo con un bloque que se mantiene sobre una mesa?

Las leyes de Newton aún se aplican, pero en este caso la fuerza neta tanto en el bloque como en la mesa es cero y, por lo tanto, ninguno acelera.

Para el bloque, la fuerza de gravedad hacia abajo sobre el bloque es igual a la fuerza de reacción hacia arriba de la mesa sobre el bloque para una fuerza neta de cero.

Para la mesa, la suma de la fuerza hacia abajo del bloque sobre la mesa más la fuerza hacia abajo de la gravedad sobre la mesa misma, es igual a la fuerza de reacción hacia arriba del piso para una fuerza neta de cero sobre la mesa.

Creo que su confusión radica en no considerar por separado los efectos de la tercera y segunda leyes de Newton. La tercera ley de Newton solo te dice que las fuerzas ocurren en pares. Esta ley no te dice si los objetos que ejercen fuerzas iguales y opuestas entre sí se acelerarán. Para eso, necesita un DCL para cada objeto individual y examinar todas las fuerzas que actúan sobre cada uno, no solo la fuerza de reacción del otro objeto. Luego aplicas la segunda ley de Newton$F_{net}=ma$a cada objeto individualmente.

Espero que esto ayude.

Creo que si dibujas el diagrama de cuerpo libre para cada caso, todo quedará claro. Lo he hecho por ti. Si hay un$\bf net\, force$entonces habrá una aceleración. Observe que las fuerzas verticales en ambos casos se anulan entre sí. Pero existe una fuerza horizontal para el hombre en el agua que no se cancela, por lo tanto, la fuerza neta no es cero y, por lo tanto, acelerará.

Entonces, ¿por qué la reacción normal de la mesa no hace que el libro salga volando? ¿Por qué la reacción normal de la mesa es igual a la gravedad hacia abajo, es decir, el peso?

La fuerza de la mesa sobre el libro es una fuerza de reacción en respuesta a la fuerza que experimenta del libro, que experimenta una fuerza de gravedad. Esta fuerza no puede ser mayor ya que la mesa no tiene la capacidad de generar una fuerza de no reacción. Si esta fuerza es menor, el libro atravesará la mesa o la doblará de alguna manera. Si la mesa es resistente, cancelará exactamente la fuerza experimentada por el libro y, por lo tanto, la fuerza neta es cero y, por lo tanto, nada acelerará.

$\bf Edit \,due \,to\, comment:$

¿Por qué tiene un valor exactamente igual a la atracción gravitacional?

Sea la fuerza del libro sobre la mesa$F_b$y la fuerza de la mesa al libro ser$F_t$. Ahora de la tercera ley de Newton tenemos$F_t=-F_b$donde el signo menos indica que están en dirección opuesta.

la fuerza se ajusta en función de la masa del bloque. Cómo es esto posible ?

La fuerza electromagnética depende de la distancia. Para dos cargas puntuales tenemos$F=\frac{q_1q_2}{4\pi \epsilon r^2}$dónde$r$es la distancia entre ellos. Observe que a medida que disminuimos la distancia$r$la fuerza será más fuerte, es por eso que se "ajusta" de acuerdo a cuán "pesado" es el libro.

Si fuera más fuerte, el bloque tendría una aceleración hacia arriba y viceversa. ¿Por qué no es así?

La fuerza de reacción de la mesa es la fuerza de contacto. Incluso si la fuerza hacia arriba fuera más fuerte (que no lo es), dejaría de actuar tan pronto como el libro dejara la mesa y, por lo tanto, se aceleraría inmediatamente hacia abajo debido a la fuerza de gravedad sobre el libro.