Leyes De Newton

Introducción

El físico Isaac Newton formulo, a mediados del siglo 21, los principios que rigen los fenómenos físicos a nivel de la física clásica, es decir, para aquellos fenómenos que conforman nuestro mundo.

Estos principios denominados las tres leyes de Newton no son de validez universal pero permiten explicar y predecir un sinnúmero de fenómenos naturales, a la vez, estas leyes encuentran aplicación práctica en amplios campos de las ciencias naturales y la técnica.

La característica esencial de la mecánica Newtoniana consiste en su gran capacidad para determinar lo que sucede con un cuerpo dado en cualquier instante de tiempo si se conocen las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, además de su velocidad y sus posiciones iniciales.

Este trabajo tiene como objetivo explicar de una mejor manera el funcionamiento, aplicaciones y la importancia de las leyes de newton, el saber en qué parte de la física aplicarlas y sobre todo en el movimiento y sus causas.

Durante siglos el problema del movimiento y sus causas fue un tema central de la filosofía natural, un primer apelativo de lo que ahora llamamos física.

Primera ley de Newton (ley de inercia): Todos los cuerpos se mantienen firmes y constantes en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo que se vean forzados a cambiar ese estado por fuerzas impresas.

Segunda ley de Newton: el cambio de movimiento proporcional a la fuerza, y se hace en la dirección de la línea recta en la que se imprime esa fuerza.

Tercera ley de Newton (ley de la acción y reacción): Esta ley afirma que cuando uno objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto ejerce también una fuerza sobre el primero.

Desarrollo

• Primera ley de newton o ley de inercia:

Todo cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme tiende a mantener su estado, siempre y cuando sobre él no actúe una fuerza externa.

Si un cuerpo está en reposo o MRU, su aceleración es nula. Esta ley indica que si la fuerza resultante es nula o en ausencia de fuerzas que se ejercen sobre el cuerpo, éste no podrá acelerar.

O también Si un cuerpo se acelera (No está en reposo ni a velocidad constante en línea recta) entonces las fuerzas que actúan sobre él son diferentes de cero.

Las situaciones de reposo y velocidad constante físicamente son equivalentes y en ambas situaciones se dice que la partícula está en equilibrio, es decir; una partícula está en equilibrio cuando se encuentra en una de estas dos condiciones; o está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. Esto quiere decir que la fuerza resultante de varias fuerzas que actúan sobre una partícula es nula, todo ocurrirá como si no existiera ninguna fuerza actuando sobre ella.

Algunas situaciones de la vida diaria que podríamos nombrar serian:

1) Si un autobús en movimiento frena, se observa que los pasajeros salen impulsados hacia delante, como si los cuerpos de las personas trataran de continuar moviéndose.

2) Si el mismo autobús, estando en reposo, arranca bruscamente, los pasajeros son impulsados hacia atrás, como si los cuerpos de las personas trataran de continuar en estado de reposo en que se encontraban.

3) Si una pelota de béisbol es lanzada por un suelo pedregoso, notamos que a medida que avanza va disminuyendo su velocidad, hasta llegar un momento en que se detiene.

4) Si la misma pelota es lanzada por un piso liso y pulimentado, se observa que rodará más que en el caso anterior, pero aún así, llegará el momento en que se detendrá. Ver figura 1

Si revisamos el ejemplo (1), notamos que un cuerpo en movimiento tiene tendencia a continuar en movimiento. En el ejemplo (2) observamos que un cuerpo en reposo es propenso a continuar en reposo.

Los ejemplos (3) y (4) nos dan a entender que la disminución de la velocidad que tienen los cuerpos en movimiento se debe simplemente al roce entre ellos al pavimento. De no ser así, continuarían moviéndose indefinidamente y con movimiento rectilíneo uniforme.

En la figura (a) se muestra que la esferita es detenida por la fuerza de rozamiento.

Sin rozamiento tomaría movimiento rectilíneo uniforme y no se detendría nunca, figura (d).

Estas ideas expuestas son similares a los experimentos realizados por Galileo, físico que precedió a Newton. Este último, fundamentándose en aquellas experiencias lo llevaron a enunciar la ley de inercia, llamada primera ley de Newton.

• Segunda ley de newton o ley fundamental de la dinámica:

Ya conocemos que la fuerza aplicada a un cuerpo es capaz de producir variaciones de velocidad, es decir, aceleraciones.

Ahora trataremos de encontrar alguna relación de tipo cuantitativo entre la fuerza aplicada a un cuerpo y la aceleración que adquiere, valiéndonos para ello de un experimento idealizado que nos ayudará a comprender esa relación.

Dispongamos de una caja de masa m, la cual está dotada de unas rueditas que le permiten moverse a través de una superficie perfectamente pulida, con el objeto de suponer nula el roce.

a) Cuando la masa se mantiene constante.

Si aplicamos a la caja fuerzas F, 2F y 3F se van adquiriendo aceleraciones que se resumen en la siguiente tabla:

Masa constante

Aceleración a 2a 3a 4ª

Fuerza F 2F 3F 4F

Tabla A

En dicha tabla se ven las características siguientes:

Si F se duplica, a se duplica.

Si F se triplica, a se triplica.

Si F se cuadruplica, a se cuadruplica.

Como puede notarse, la aceleración aumenta en la misma proporción en que aumenta la fuerza, es decir:

La aceleración de la caja es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre ella.

Matemáticamente puede expresarse así:

b) Si mantenemos constante la fuerza.

Consideremos ahora las tres cajas de masas diferentes: m; 2m; 3m; sobre las cuales actuará la misma fuerza como lo muestra la figura 3.

Los resultados se resumen en la siguiente tabla:

Fuerza constante

Masa del cuerpo m 2m 3m 4m

Aceleración a a/2 a/3 a/4

Tabla B

En dicha tabla se ven las

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