Leyes de Newton, también
conocidas como Leyes del movimiento de Newton o Leyes de la Dinámica, son tres
principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas
planteados por la dinámica, en particular aquel relativos al movimiento de los
cuerpos o sea se explicaba el movimiento de los cuerpos así como sus efectos y
causas. Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros
como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano,
así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.
Primera
ley de Newton o ley de la inercia
El
movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que
describa el movimiento. Así, para un pasajero A sentado un tren, otro pasajero
B también sentado esta en reposo, mientras que para alguien que ve pasar el
tren desde el andén de una estación, tanto el pasajero A como el B se están
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 se está
estudiando se pueda tratar como si se estuviera en un sistema inercial. En
muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena
aproximación de sistema inercial.
Ejemplo
Un buen
ejemplo en el que se aprecia esta fuerza, es cuando un ómnibus se detiene de
manera brusca, si las personas en el ómnibus no se encuentran sujetas
continuarán su movimiento rectilíneo (se desplazarán hacia adelante), si por el
contrario el ómnibus esta detenido y comienza a moverse bruscamente la
tendencia será a mantener el estado de reposo (se desplazarán hacia atrás)
Segunda ley de Newton o ley de fuerza
La fuerza define la dirección en que el cuerpo se pone en
movimiento o cambia dicho movimiento. Ambas, fuerza y masa, determinan la
rapidez con que el cuerpo cambia su reposo o movimiento: cuanto mayor sea la
fuerza aplicada y menor la masa del cuerpo, mayor será dicha rapidez
Esta
ley se encarga de cuantificar el concepto de fuerza.
Tanto la
fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además
de un valor, una dirección y un sentido.
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. 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.
Tercera ley de Newton o ley de acción y reacción
Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro B, entonces, el
cuerpo B ejercerá una fuerza sobre el A, de igual valor; pero en sentido
contrario.
Ejemplo
Cuando en
una piscina un bañista A empuja a otro bañista B,
ambos se desplazan en sentido contrario aunque este último no haga el intento
de empujar al primero. Esto se debe a la reacción que el bañista B hace
sobre el bañista A.
Es
importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos
fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos
aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas
fuerzas obedece por separado a la segunda ley es decir aunque los pares de
acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan
entre si, puesto que actúan sobre cuerpos distintos. (EcuRed contributors, 2017)
Véase también en:
https://www.ecured.cu/index.php?title=Leyes_de_Newton&oldid=2927524
https://www.ecured.cu/index.php?title=Leyes_de_Newton&oldid=2927524
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