Las leyes del movimiento de Newton

La primera ley de Newton establece que, si un cuerpo está en reposo o se mueve a una velocidad constante en línea recta, permanecerá en reposo o se mantendrá en línea recta a una velocidad constante a menos que se actúe sobre él por una fuerza. Este postulado se conoce como la ley de la inercia.

La ley de la inercia fue formulada por primera vez por Galileo Galilei para el movimiento horizontal en la Tierra y más tarde fue generalizada por René Descartes. Antes de Galileo se había pensado que todo movimiento horizontal requería una causa directa, pero Galileo dedujo de sus experimentos que un cuerpo en movimiento permanecería en movimiento a menos que una fuerza (como la fricción) lo hiciera descansar.

Movimientos de una pelota de baloncesto

Cuando un jugador de baloncesto hace un tiro de salto, la pelota siempre sigue una trayectoria de arco. La pelota sigue este camino porque su movimiento obedece a las leyes del movimiento de Sir Isaac Newton.

La segunda ley de Newton es una descripción cuantitativa de los cambios que una fuerza puede producir en el movimiento de un cuerpo. Establece que la velocidad de cambio temporal del impulso de un cuerpo es igual, tanto en magnitud como en dirección, a la fuerza que se le impone. El impulso de un cuerpo es igual al producto de su masa y su velocidad.

El momento, como la velocidad, es una cantidad vectorial, que tiene tanto magnitud como dirección. Una fuerza aplicada a un cuerpo puede cambiar la magnitud del momento, o su dirección, o ambas. La segunda ley de Newton es una de las más importantes de toda la física.

Para un cuerpo cuya masa m es constante, se puede escribir en la forma F = ma, donde F (fuerza) y a (aceleración) son ambas cantidades vectoriales. Si un cuerpo tiene una fuerza neta que actúa sobre él, se acelera de acuerdo con la ecuación. Por el contrario, si un cuerpo no es acelerado, no hay fuerza neta que actúe sobre él.

Objeto inmóvil contra fuerza imparable

La tercera ley de Newton establece que cuando dos cuerpos interactúan, aplican fuerzas entre sí que son iguales en magnitud y opuestas en dirección. La tercera ley también se conoce como la ley de la acción y la reacción. Esta ley es importante para analizar los problemas de equilibrio estático, donde todas las fuerzas están equilibradas, pero también se aplica a los cuerpos en movimiento uniforme o acelerado.

Las fuerzas que describe son reales, no meras herramientas de contabilidad. Por ejemplo, un libro que descansa sobre una mesa aplica una fuerza descendente igual a su peso sobre la mesa. Según la tercera ley, la mesa aplica una fuerza igual y opuesta al libro. Esta fuerza ocurre porque el peso del libro hace que la mesa se deforme ligeramente, de modo que empuja el libro como un resorte en espiral.

Las leyes de Newton aparecieron por primera vez en su obra maestra, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), conocida comúnmente como la Principia. En 1543 Nicolás Copérnico sugirió que el Sol, más que la Tierra, podría estar en el centro del universo. En los años intermedios, Galileo, Johannes Kepler y Descartes sentaron las bases de una nueva ciencia que reemplazaría la cosmovisión aristotélica, heredada de los antiguos griegos, y explicaría el funcionamiento de un universo heliocéntrico.

En el Principio Newton creó esa nueva ciencia. Desarrolló sus tres leyes para explicar por qué las órbitas de los planetas son elipses en lugar de círculos, lo que logró, pero resultó que explicó mucho más. La serie de eventos desde Copérnico hasta Newton se conoce colectivamente como la revolución científica.

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