Leyes De Newton

1ª Ley de Newton o ley de la inercia: (ejemplo)

Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo o de movimiento uniforme, a menos de que una

fuerza externa actúe sobre él.

La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un

cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad

constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).

Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que

describa el movimiento.

Así, ejemplo, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el

pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el

interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al

cual referir el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos

como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se

observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay

algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de

referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un

sistema inercial. En muchos casos, por ejemplo, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena

aproximación de sistema inercial.

2ª Ley de Newton: (ejemplo)

Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo produce una aceleración en la dirección de la

fuerza que es directamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa.

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista

algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de

la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la

fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La

constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la

siguiente manera:

F = m a

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un

valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton

es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una

aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa

sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida

la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de

sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad

de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo

por su velocidad, es decir:

p = m · v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y,

en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda

ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de

movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso

de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva

un producto tenemos:

F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v

Como la masa es constante

dm/dt = 0

Y recordando la definición de aceleración, nos queda

F = m a

Tal y como habíamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es

lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que

actua sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = dp/dt

Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto

significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es

cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa

sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

Fuerza

Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o

de producir una deformación.

Aceleración

Se define la aceleración como la relación entre la variación o cambio de velocidad de un móvil y

el tiempo transcurrido en dicho cambio: a=v-vo/t

Donde “a” es la aceleración, “v” la velocidad final, “vo” la velocidad inicial y “t” el tiempo.

Masa Inercial

La masa inercial es una medida de la inercia de un objeto, que es la resistencia que ofrece a

cambiar su estado de movimiento cuando se le aplica una fuerza. Un objeto con una masa inercial

pequeña puede cambiar su movimiento con facilidad, mientras que un objeto con una masa inercial

grande lo hace con dificultad.

La masa inercial viene determinada por la Segunda y Tercera Ley de Newton. Dado un objeto

con una masa inercial conocida, se puede obtener la masa inercial de cualquier otro haciendo que

ejerzan una fuerza entre sí. Conforme a la Tercera Ley de Newton, la fuerza experimentada por cada uno

será de igual magnitud y sentido opuesto. Esto permite estudiar qué resistencia presenta cada objeto a

fuerzas aplicadas de forma similar.

Dados dos cuerpos, A y B, con masas inerciales mA (conocida) y mB (que se desea determinar),

en la hipótesis que las masas son constantes y que ambos cuerpos están aislados de otras

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