Leyes de Newton

Isaac Newton

Isaac Newton nació en el año 1642, año en el que también muere Galileo. Casi todos sus años de creatividad los consumió en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, primero como estudiante, posteriormente como profesor altamente distinguido. Nunca se casó, y su personalidad continua intrigando a los estudiosos hasta nuestros días: reservado, a veces críptico, enredado en riñas personales con los eruditos, concedió su atención no solo a la física y las matemáticas, sino también a la religión y la alquimia.

Lo único en lo que está todo el mundo de acuerdo es en su brillante talento. Tres problemas intrigaban a los científicos en los tiempos de Newton: las leyes del movimiento, las leyes de las órbitas planetarias y la matemática de la variación continua de cantidades, un campo que se conoce actualmente como: cálculo diferencial e integral. Puede afirmarse con justicia que Newton fue el primero en resolver los tres problemas. 

Muchas veces hemos escuchado sobre las leyes de Newton, pero conocemos lo básico, nombre de las leyes ¿de que tratan? y ¿como se aplican? espero con estas entredas dejar en claro por lo menos las respuestas a las anteriores preguntas. ojo en las conlcusiones. 

• SE ESPERA QUE AL FINALIZAR DE LEER LAS TRES LEYES SE ELABORE UN CUADRO SINÓPTICO QUE LAS DESCRIBA CON EJEMPLOS Y APLICACIÓN.
• ADEMÁS DE APLICAR LOS TRES EXPERIMENTOS QUE SE TE PROPONEN Y ESCRIBIR LOS RESULTADOS DE LAS OBSERVACIONES RELACIONÁNDOLO CON LO DESCRITO EN EL PRESENTE RESPECTO A LAS LEYES YA DESCRITAS 

Leyes del movimiento de Newton

Las 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.

En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente.

Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve:

a = k(F/m)

donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando

a = F/m

ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros de texto

F = m a

De forma más precisa, deberíamos escribir

F = ma

siendo F y a vectores en la misma dirección (indicados aquí en negrita, aunque esta convención no se sigue siempre en este sitio web). No obstante, cuando se sobreentiende una dirección única, se puede usar la forma simple. 

"La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta". En términos más explícitos: 

"Las fuerzas son siempre producidas en pares, con direcciones opuestas y magnitudes iguales. Si el cuerpo nº 1 actúa con una fuerza F sobre el cuerpo nº 2, entonces el cuerpo nº 2 actúa sobre el cuerpo nº 1 con una fuerza de igual intensidad y dirección opuesta."

La Primera Ley

El primer ejemplo de movimiento y, probablemente, el único tipo que se podía describir matemáticamente antes de Newton, es el de la caída de objetos. No obstante existen otros movimientos, de manera especial movimientos horizontales,  en los que la gravedad no juega un papel principal. Newton se aplicó también a ellos.

Considere un disco de hockey deslizándose sobre la superficie helada. Puede viajar grandes distancias y cuanto más liso sea el hielo, más allá irá. Newton observó que, a fin de cuentas, lo que para estos movimientos es importante es la fricción sobre la superficie. Si se pudiera producir un hielo ideal completamente liso, sin fricción, el disco continuaría indefinidamente en la misma dirección y con la misma velocidad .

Este es el quid de la primera ley: "el movimiento en línea recta a velocidad constante no requiere ninguna fuerza". Sumar este movimiento a cualquier otro no trae ninguna nueva fuerza en juego, todo queda igual: en la cabina de un avión moviéndose en línea recta a la velocidad constante de 600 mph, nada cambia, el café sale de la misma forma y la cuchara continua cayendo en línea recta.

Experimento de la Primera Ley de Newton

Necesitas dos cajas de CDs y un hilo. Sólo debes atar con el hilo una de las cajas y ponerla sobre una mesa. A continuación, debes disponer la otra caja a cierta distancia de la primera. Por último, toma del hilo y arrastra la primer caja hacia la segunda. Notarás que la caja de CD golpea a la que está en reposo y provoca que ésta última se mueva. La ley en cuestión indica que un cuerpo que está en reposo cambiará de estado cuando es golpeado por una fuerza ajena, mientras que sino interviene una fuerza ajena seguirá en reposo.

CONCLUSIÓN: LA PRIMERA LEY SE LLAMA LEY DE LA INERCIA; TRATA DE LOS OBJETOS EN REPOSO, HASTA QUE UNA FUERZA INTERVIENE ENTONCES ESTARÁN EN MOVIMIENTO