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Las Leyes de
Newton
Principios
del Movimiento
Las Leyes del Movimiento publicadas en 1687 por Isaac Newton es su obra Principios Matemáticos de la Filosofía Natural describen formalmente los mecanismos del movimiento en general. Estas tres leyes básicas, fundamentadas en observaciones experimentales hace más de tres siglos, constituyen la base de la Mecánica Clásica.
LEY DE LA INERCIA
La primera de la Leyes de Newton
explica lo que sucede cuando un cuerpo está ajeno a la
interacción con otros cuerpos o cuando la interacción
de varios cuerpos hace que el efecto sea nulo. La medida
de la interacción con otros cuerpos en lo que conocemos
como fuerza. Es por esto que la primera Ley de Newton se
puede expresar como: "Si la
fuerza externa resultante sobre un determinado cuerpo es
cero, entonces su velocidad permanecerá invariante".
Es decir, un objeto en reposo permanecerá en reposo y un
objeto en movimiento seguirá moviendose con la misma
velocidad (esto es, con la misma rapidez y en línea
recta) si es que no actúan sobre él fuerzas externas.
Newton expresó esta Ley matemáticamente como:
Si F = 0 entonces: a = 0
Lo que sugiere que si la suma total de
las interacciones con otros cuerpos es nula, la
aceleración del cuerpo será nula, osea que su velocidad
seguirá siendo la misma (magnitud, dirección y
sentido).
LEY DE LAS FUERZAS
Explica lo que ocurre cuando la fuerza
resultante sobre un cuerpo NO es nula. Lo que Newton
observó era que mientras que una fuerza esté siendo
aplicada a un cuerpo, éste experimentaba un cambio en su
velocidad, osea, era acelerado. Newton observó que a
medida que aumentaba la magnitud de la fuerza, la
aceleración era mayor y por el contrario, cuando
disminuía la magnitud de la fuerza, lo mismo ocurría
con la aceleración del cuerpo. Ahora, cuando la masa del
objeto era mayor, resultaba que la aceleración decrecía
un tanto, y por el contrario, cuando la masa era menor,
la aceleración aumentaba. De esa manera, Newton elaboró
su segunda Ley: "La aceleración de un
objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que
actúa sobre el e inversamente proporcional a su
masa".
, o
en su forma más común:
F = m a
Note que esta ley puede llevarnos a la
primera. Si hacemos que la fuerza que actua sobre el
cuerpo sea cero, no habrá aceleración, y por lo tanto
la velocidad del objeto será invariable, como lo indica
la Primera Ley. Es necesario acotar que esta no es la
forma en la que Newton expresó exactamente esta Ley,
éste lo describió en terminos de la tasa de cambio del
momento lineal con el tiempo, es decir:
,
donde p = m v , es el momento lineal
del cuerpo en cuestión.
Esta otra relación también nos lleva
a la Primera ley de Newton si hacemos F =
0, ya que en tal caso p sería una
constante en el tiempo y por consiguiente tambien v
lo será.
LEY DE LA ACCION -
REACCION
Esta ley establece que "si
dos cuerpos interactúan, la fuerza ejercida sobre el
cuerpo 1 por el cuerpo 2 es igual y opuesta a la ejercida
sobre el cuerpo 2 por el cuerpo 1". Lo
que es equivalente a decir que las fuerzas siempre
ocurren en pares, no puede existir una fuerza individual.
Lea Los Principios de la Dinámica, un entretenido diálogo entre un físico y su amigo discutiendo sobre los principios del movimiento y las Leyes de Newton.
ADVERTENCIA:
Las leyes de Newton pertenecen a lo que se conoce hoy como leyes de la Física Clásica, las cuales están limitadas a cierto tipo de fenómenos, escencialmente, los fenómenos que ocurren a bajas energías. Cuando la velocidad de un cuerpo es muy grande, incluso si se hace comparable con la velocidad de la luz, las Leyes de Newton se hacen inservibles. En tales casos tenemos que recurrir a los conceptos de la mecánica relativista, fundamentados por Albert Einstein en las primeras décadas de 1900, los cuales son aplicables a todo tipo de fenómenos, incluso los que ocurren a muy altas energías.
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Ivan
Ramírez Carrascal
U.N.M.S.M - F.C.F.