Leyes de Newton

 Primera ley de Newton o Ley de la inercia

La primera Ley de Newton contradice un principio formulado en la antigüedad por el sabio griego Aristóteles, para quien un cuerpo solo podía conservar su movimiento si se le aplicaba una fuerza sostenida. Newton establece en cambio que:

“Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”.

Por ende, un objeto que se desplaza o que está en reposo no puede alterar dicho estado, a menos que se le aplique algún tipo de fuerza.

Según este principio, el movimiento involucra magnitudes que son vectoriales (dotadas de dirección y sentido). Es posible calcular la aceleración a partir de la velocidad inicial y la final. Además, propone que los cuerpos en movimiento tienden siempre al desplazamiento en una trayectoria recta y uniforme.

Un perfecto ejemplo de la ley de inercia lo constituye un lanzador de pesos en las olimpíadas. El atleta toma impulso moviéndose en círculos, haciendo girar el peso atado con una cuerda sobre su propio eje (movimiento circular), hasta que alcanza la aceleración necesaria para liberarlo y verlo volar en línea recta (movimiento rectilíneo uniforme).

Ese movimiento rectilíneo continúa hasta que la gravedad va curvando su trayectoria. Al mismo tiempo, el roce del objeto con el aire disminuye su velocidad (aceleración negativa) hasta hacerlo caer.

Segunda ley o Ley fundamental de la dinámica

La segunda ley de Newton relaciona fuerza, masa y aceleración.

En esta ley Newton define el concepto de fuerza (representado con F), expresando que:

“El cambio de un movimiento es directamente proporcional a la fuerza impresa en él y tiene lugar según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”.

Esto quiere decir que la aceleración de un objeto en movimiento responde siempre a la cantidad de fuerza que se le aplique en un momento dado, para modificar su trayectoria o velocidad. De estas consideraciones nace la ecuación fundamental de la dinámica para objetos de masa constante:

Fuerza resultante (Fresultante) = masa (m) x aceleración (a)

Una fuerza neta actúa sobre un cuerpo de masa constante y le proporciona una aceleración determinada. En los casos en que la masa no sea constante, la fórmula se enfocará más bien en la cantidad de movimiento (p), según la fórmula siguiente:

Cantidad de movimiento (p) = masa (m) x velocidad (v). Por ende: Fneta = d (m.v) / dt.

Así se puede relacionar la fuerza con la aceleración y la masa, sin importar si ésta última es variable o no.

Para ejemplificar esta segunda ley, el caso de la caída libre es idóneo: si dejamos caer una pelota de tenis desde un edificio, la aceleración que experimente irá en aumento a medida que el tiempo transcurra, ya que sobre ella estará actuando la fuerza de gravedad. Así, su velocidad inicial será cero, pero sobre ella se aplicará una fuerza constante en línea recta, hacia abajo.

Tercera ley o Principio de acción y reacción

Según la tercera ley de Newton,

“A toda acción le corresponde una reacción igual pero en sentido contrario: lo que quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”.

De esta manera, siempre que se ejerce una fuerza sobre un objeto, éste ejerce una fuerza semejante en dirección contraria y de igual intensidad, por lo que si dos objetos (1 y 2) interactúan, la fuerza ejercida por uno sobre el otro será igual en magnitud a la ejercida por el otro sobre el primero, pero de signo opuesto.

Es decir: F1-2 = ­F2-1. A la primera fuerza se le conocerá como “acción” y a la segunda fuerza como “reacción”.

Para demostrar esta tercera ley alcanza con observar lo que ocurre cuando dos personas de peso similar van corriendo en direcciones opuestas y chocan: ambas recibirán la fuerza del otro y saldrán despedidos en sentido opuesto. Lo mismo ocurre al rebotar una pelota en la pared y sale despedida en dirección contraria, con una fuerza semejante a la que proyectamos al arrojarla.