¿Por qué la tercera ley de Newton no significa que una persona vuelve al punto de partida cuando golpea el suelo?

Cuando dejamos caer una pelota, esta rebota en el lugar donde la dejamos caer, debido a las fuerzas de reacción que ejerce el suelo sobre ella. Sin embargo, si una persona se cae (digamos, si la empujamos), ¿por qué no vuelve a su posición inicial donde comenzó su caída?

De acuerdo con la tercera ley del movimiento de Newton, para cada acción siempre hay una reacción igual pero opuesta. Si tomamos el ejemplo de la pelota, regresa con la misma fuerza con la que cae. Pero en el caso de un cuerpo humano, esta ley parece no ser aplicable. ¿Por qué?

La tercera ley de Newton no dice que lo que sube debe bajar (o cualquier variación de esto). No dice de ninguna manera que si sucede algo específico, luego sucede esta otra cosa. Sin embargo, es un concepto erróneo muy común.
No veo por qué se cerró esta pregunta. Me parece bastante sencillo.
@AaronStevens La razón podría no ser la más apropiada, pero, a pesar de su buena respuesta, esta pregunta es esencialmente un caso particular de la más antigua que señaló Qmechanic ( physics.stackexchange.com/q/398476/75633 ) y, por lo tanto, debe permanecer cerrado .
@stafusa No estoy de acuerdo. La pregunta a la que se vincula analiza el mismo sistema, pero no se deriva de un malentendido de la tercera ley de Newton. Entonces está relacionado, pero no es un duplicado.
@AaronStevens Bueno, puede que tengas razón. Tal vez, aunque la pregunta es esencialmente la misma, el malentendido es diferente (y no logré encontrar una pregunta de la tercera ley que lo abordara). Pero ya había emitido mi voto. :-/
@stafusa Oh, ¿no puedes votar para reabrir?
@AaronStevens En realidad, aparentemente puedo, pensé que mi voto para "Dejar cerrado" no se podía deshacer.

Respuestas (6)

La tercera ley de Newton simplemente dice que cuando la persona golpea el suelo, la fuerza que la persona ejerce sobre el suelo es igual a la fuerza que el suelo ejerce sobre la persona en todo momento. es decir, todas las fuerzas son interacciones.

La tercera ley de Newton no dice que todas las colisiones sean elásticas, que es lo que propones. Cuando alguien golpea el suelo, la mayor parte de la energía la absorbe la persona por deformación (así como el suelo, según el tipo de suelo que sea), pero apenas hay rebote ya que las personas suelen ser poco elásticas. es decir, la deformación no implica almacenar la energía que se liberará de nuevo en energía cinética. Compare esto con una pelota que rebota donde gran parte de la energía se dedica a deformar la pelota, pero dado que es muy elástica, puede volver a saltar y poner la energía nuevamente en movimiento. Sin embargo, es poco probable que la colisión siga siendo perfectamente elástica, como parece sugerir en su pregunta.

En resumen, la tercera ley de Newton nos dice que los pares de fuerzas de acción-reacción deben tener magnitudes iguales y direcciones opuestas, pero no nos dice nada acerca de cuál es la magnitud de estas fuerzas en realidad. Es probable que su malentendido provenga del uso impreciso de las palabras "acción" y "reacción". En este caso, estas palabras se refieren a fuerzas justas, no a procesos completos. Puede obtener algunas preguntas confusas si no entiende esto. Por ejemplo, ¿por qué cuando abro mi refrigerador, mi refrigerador no me abre también?

Cuando su cuerpo golpea el piso, recibe una fuerza de reacción igual y opuesta del piso. Pero a diferencia de una pelota, un cuerpo es un objeto complejo. Entonces, no toda la energía se transfiere de regreso como energía cinética. Parte de la energía se usa para producir sonido, parte se usa para deformar tu cuerpo... etc. Creo que estás confundiendo fuerza con energía. ¿Todas las pelotas rebotan la misma cantidad? La tercera ley de Newton habla solo de fuerza. Más fuerza no siempre (en su mayoría) equivale a más trabajo realizado.

En su caso, si toda la fuerza se usara para cambiar la energía cinética del cuerpo de alguna manera (lo que no es posible en la realidad), entonces se habría recuperado en la misma cantidad.

Si empujamos a una persona y se cae, ¿por qué no vuelve a su posición inicial? Aunque de acuerdo con la 3ra ley del movimiento de Newton: Para cada acción siempre hay una reacción igual pero opuesta.

Esa no es una declaración correcta de la tercera ley de Newton.

La tercera ley del movimiento de Newton en realidad dice: "Si un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, entonces el segundo objeto también ejerce una fuerza sobre el primer objeto, que es de la misma magnitud pero en la dirección opuesta".

Entonces, en este caso, lo que dice la tercera ley de Newton es: "Si el piso empuja a una persona hacia arriba con cierta cantidad de fuerza, entonces la persona empuja el piso hacia abajo con la misma cantidad de fuerza". A partir de esto, no hay razón para pensar que la persona recuperaría su posición inicial.

Newton definió "acción" en el sentido de "cambio de impulso", por lo que la declaración original es precisa, pero ese contexto no se da comúnmente con la cita.
Estaba siendo un poco flojo con mis palabras. Newton lo escribió correctamente, pero que yo sepa, la palabra "acción" no se usa de esa manera en el inglés moderno. Así que me siento seguro llamando a esa frase incorrecta.

La tercera ley de Newton establece que cuando una partícula aplica una fuerza sobre otra partícula, la primera experimenta una fuerza igual pero opuesta a la de la otra. Cuando una pelota golpea el suelo, regresa debido al hecho de que experimenta una colisión elástica (es decir, no no sufra ninguna deformación). Piense en una bola de pelo, ¿regresará, obviamente no, por qué es así? fuerza del suelo) y la energía cinética de la pelota se utiliza para deformarla. Lo mismo ocurre con un ser humano que sufre una deformación al golpear el suelo y, por lo tanto, no vuelve a su posición inicial.

La energía no se pierde, pero se gasta de diferentes maneras cuando diferentes objetos chocan.

Una declaración más visceral de estos principios:

Deja caer una pelota de goma en el suelo. Cuando golpea el suelo, almacena energía de resorte dentro de sí mismo y luego rebota casi tan alto como el punto de partida, perdiendo solo un poco de energía por la fricción.

Deja caer una bola de billar dura en el suelo. Rebota un poco, pero gran parte de la energía se gasta haciendo mella en el suelo.

Deja caer una esfera de arcilla blanda en el suelo. Hace "splat": la mayor parte de la energía se gasta empujando la arcilla hacia los lados. (Puede haber una pequeña corona en la gota de arcilla en el piso donde parte de ella rebotó un poco).

Tirar a un ser humano al suelo. ¿A dónde va la energía? Entra en magulladuras en la piel y los músculos, haciendo rebotar los órganos internos de un lado a otro, forzando la salida de aire de los pulmones de la persona, malas palabras, etc. Se necesita un impacto bastante fuerte para tener suficiente energía sobrante para que un ser humano rebote lo suficiente como para ver.

El concepto de una vaca esférica se usa a menudo para describir la forma en que se simplifican los objetos del mundo real para hacer que la física subyacente sea más fácil de describir; en este caso pareces estar pensando en una persona esférica.

Es cierto que en el impacto el cuerpo humano experimenta una fuerza hacia arriba igual a la fuerza que el cuerpo ejerce hacia abajo sobre la Tierra: F = Δ pag Δ t .
Ahora Δ pag no envía la cantidad de movimiento del cuerpo en la dirección opuesta, sino que el cambio de cantidad de movimiento se usa para deformar el cuerpo (rompiendo huesos y otros tipos de cosas desagradables) de una manera que absorbe la energía cinética.
Cuando la persona salta sobre un trampolín (y aun así sólo por aproximación) vuelve al punto de partida.
Cuando la persona salta desde poca altura, en cuyo caso puede darse fuerza hacia arriba estirando las piernas en cuyo caso puede alcanzar la misma altura de donde vino, o incluso más; en este caso, sin embargo, la energía necesaria para volver a la misma altura proviene del cuerpo, lo que lo convierte en una colisión explosiva y aquí estamos hablando de una colisión inelástica.
Algunas partes pueden rebotar hacia arriba, pero el resto del cuerpo las tira hacia atrás. Entonces toda la energía cinética se ha convertido en otras formas de energía. Entonces, para concluir, esta es una colisión inelástica donde el cuerpo humano y la Tierra se pegan entre sí de una manera desagradable (tal vez una pelota elástica que la persona tenía en la mano al caer se dispara cuando se hace contacto con la Tierra...).

El impulso no se usa para romper huesos. Eso es energía cinética.
Bueno, creo que es una forma equivalente de decirlo. Un cambio en el impulso puede romper huesos. Pero hice una edición.
Escribiste "todo el impulso se usa para romper los huesos". No puedes gastar un impulso así.
No es el impulso o la energía cinética lo que rompe los huesos, es la fuerza. dp/dt. Si fuera el impulso o la energía cinética, cada vez que un automóvil frenara desde 60 km/h, todos los que estaban dentro morirían. Pero debido a que la mayoría de los conductores toman un período de tiempo razonable para reducir su impulso a cero, la fuerza que experimenta está muy por debajo del umbral necesario para producir daño.