Primera Segunda y Tercera LEY de NEWTON

Las leyes de Newton son postulados fundamentales para describir la dinámica de un cuerpo, tanto sea en movimiento y en condición estática.

Se denomina dinámica al estudio del movimiento de un cuerpo teniendo en cuenta las fuerzas que actúan sobre el, o bien, es el estudio simultaneo del movimiento y de las fueras que lo originan.

Es estudio de la dinámica abarca tres temas fundamentales, lo cual brinda grandes soluciones al estudio de casi toda la mecánica. son los siguientes.

1. Principio de inercia.
2. Principio de masa.
3. principio de acción y reacción.

Estos tres principios son consecuencia de estudios efectuados por Galileo y fundamentalmente por Newton, de ahí que se los denomine "Leyes de Newton".

PRIMERA LEY DE NEWTON

Si pretendemos empujar un automóvil detenido, nos ocurrida que, en principio, tiende a volver a su posición primitiva y solo luego se pone en movimiento.

Asimismo, si vamos en bicicleta y dejamos de pedalear, continuaremos en movimiento. Ejemplos análogos a estos son los que permitieron a Newton enunciar el llamado.

PRINCIPIO DE INERCIA

"Todo cuerpo tiende a permanecer en el estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme en que se encuentra, siempre que una fuerza extraña no modifique dicho estado"

La primera parte es de fácil verificación, la segunda donde dice "movimiento rectilíneo uniforme que se encuentra" fue aceptada y verificada después de mucho tiempo.

Galileo trabajo antes que Newton en este aspecto. Estudio el movimiento de una esferita metálica sobre un plano horizontal, cuando se deja caer por un plano inclinado acoplado a aquel (fijo). Verifico así que la esferita cumplía con una gran aproximación al movimiento rectilíneo uniforme: "el espacio es proporcional al tiempo".

Es decir, durante el movimiento uniforme no actúan fuerzas sobre el cuerpo, lo que es análogo, todas las fuerzas que obran sobre el cuerpo están en equilibrio (resultante nula).

CONSECUENCIAS DEL PRINCIPIO DE INERCIA

• Inercia es la tendencia que tienen los cuerpos a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

• Si sobre el cuerpo actúa una fuerza cualquiera, se origina un movimiento variado.

SEGUNDA LEY DE NEWTON - PRINCIPIO DE MASA

Dijimos que inercia es la tendencia de un cuerpo a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. Ahora bien: ¿Cómo podríamos determinar o medir la mayor o menor inercia de un cuerpo?

Mediante un nuevo concepto, que llamaremos masa.

"La masa es  la mayor o menor inercia que posee un cuerpo. La masa es una propiedad constante o invariante de cada cuerpo (dentro del campo de la mecánica racional, la teoría de la relatividad pone en evidencia la variación de la masa)"

Como la inercia es una propiedad inherente de la materia, puede decir que: La masa es la mayor o menor cantidad de materia que posee un cuerpo.

Este concepto no significa que "al ser mayor su volumen, el cuerpo tendrá mayor masa".

Así un cubo de madera y otro de plomo, ambos de un centímetro cubico, poseen igual volumen y forma, pero es mas notorio que será mas difícil sacar del reposo al cubo de plomo que al cubo de madera.

Del mismo modo si ambos se desplazan por un plano inclinado, costara mas detener al de plomo que al de madera. por ello decimos que el cubo de plomo posee mayor masa que el de madera (o sea mayor inercia).

RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y ACELERACIÓN

Si a un cuerpo M le aplicamos una fuerza constante F, aquel adquirirá un movimiento uniforme acelerado.

Se verifica que a mayor sea la fuerza aplicada, mayor sera la aceleración adquirida, por lo que podemos concluir en lo siguiente.

"La aceleración adquirida por un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada."

la siguiente expresión matemática, es el resultado del estudio de este concepto de masa y su interacion con una fuerza aplicada, donde se puede ver que la aceleración adquirida sera directamente proporcional a la fuerza que se le aplique al cuerpo.

"La aceleración adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa de aquel"

RELACIÓN ENTRE LA MASA, EL PESO y LA GRAVEDAD

Supongamos un cuerpo en caída libre. Ello producirá por acción de la fuerza peso del cuerpo (provocada por la fuerza de la gravedad), en esta caída, la aceleración que adquiere es la aceleración de la gravedad. aproximadamente 9,8 metros sobre segundos cuadrados.

Por lo tanto en la caída, la fuerza aplicada es la fuerza peso y la aceleración es la aceleración de la gravedad, si reemplazamos en la formula resulta lo siguiente.

"La masa de un cuerpo esta dada por el cociente entre su peso y la aceleración de la gravedad del lugar"

TERCERA LEY DE NEWTON - PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN

Para cada acción es de esperar una reacción, este es un principio que también se cumple para los cuerpos en movimiento, osea en toda la dinamia, como los principios anteriores.

"A toda fuerza - Acción - ejercida de un cuerpo sobre otro, este se opone, sobre aquel, otra de igual intensidad y sentido contrario - Reacción -; o también: Si un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza, el segundo ejerce siempre sobre el primero otra fuerza de igual intensidad pero sentido contrario. La primera se denomina acción y la segunda reacción."

EJEMPLOS

• Al empujar un mueble el proceso que dificulta según cuanto mas pulido este el piso. Ello se debe a que nuestro cuerpo "se afirma" contra el piso (acción) y el piso "reacciona" permitiendo transmitir esa fuerza a través de nuestro cuerpo y mover, en definitiva al cuerpo.
• Cuando deseamos asegurar el martillo a un cabo, golpeamos a este contra el piso o pared (acción) el piso o la pared "reaccionan" la fuerza de reacción hace introducir el cabo dentro del martillo.
• Una pelota al caer al suelo se deforma (acción), la "reacción" el aire contenido tiende a hacerle retomar su forma primitiva; al lograrlo se produce nuevamente su ascenso, si no existiera la acción de la fuerza de la gravedad, el fenómeno se repetiría indefinidamente.

CONCLUSIONES

Podemos hacer un resumen de las leyes de Newton de la siguiente manera.

Primera ley de Newton (Principio de inercia)

• "Todo cuerpo tiende a permanecer en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme en que se encuentra, siempre que una fuerza extraña no modifique dicho estado."

Segunda ley de Newton (Principio de masa)

• "La aceleración adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa de aquel."

Tercera ley de Newton (Principio de acción y reacción)

• "Para toda acción existe una reacción de igual modulo pero de sentido contrario."

REFERENCIAS

• Libro FISICA 1 “Mecánica calor y acústica” de Carlos R.Miguel.