Leyes del movimiento de NewtonLas leyes del movimiento tienen un interés especial aquí; tanto el movimiento orbital como la ley del movimiento de los cohetes se basan en ellas.Newton planteó que todos los movimientos se atienen a tres leyes principales formuladas en términos matemáticos y que implican conceptos que es necesario primero definir con rigor. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m. "Las tres leyes del movimiento de Newton" se enuncian abajo en palabras modernas: como hemos visto todas necesitan un poco de explicación. |
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