Leyes de Newton

Qué tal amig@s, el día de hoy tocaremos uno de los temas que más nos han pedido, las leyes de Newton, también conocidas como las leyes del movimiento, o simplemente las 3 leyes de Newton. Pero bien antes hablar de las leyes que cambiaron la forma en como vemos el mundo y la física, y los grandes avances científicos gracias a éstas leyes, vamos a narrar un poquito más sobre quien era Isaac Newton, ya en algunos artículos hablamos de él, por ejemplo en el Binomio de Newton, o en el tema de Caida Libre. Pues bien;

Isaac Newton nació en 1643 en Inglaterra, justo en el año en que murió Galileo, fue una persona muy brillante e inteligente, se dedicó en vida a estudiar las leyes naturales que rigen el movimiento de las cosas, desde la famosa caída al suelo de una manzana partió para establecer las relaciones entre la fuerza que provocaba dicha caída y la fuerza que sostenía a la luna en su órbita alrededor de la Tierra.

Fue el primero en darle una precisión exacta al radio terrestre. Pero una de las obras que cambiaría al mundo por completo sería en el año 1687 cuando publicó su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, pues allí expuso las tres leyes, conocidas las leyes de Newton, o también llamada las leyes de la dinámica, que en consecuencia surgiría la ley de la gravitación universal.

Contenidos

Primera Ley de Newton
Segunda Ley de Newton
1. Ejercicios Resueltos de la Segunda Ley de Newton
Tercera Ley de Newton
Resumen de las Tres Leyes de Newton

Primera Ley de Newton

La primera ley de Newton también conocida como la Ley de Inercia, no precisamente Newton fue el primero en estudiarla, habían estudios de otros científicos como Arístoteles, e incluso Galileo
Galilei, y ambos tenían un concepto un "poco" diferente a lo que Newton postularía más adelante en sus obras. Por ejemplo:

Ley de Inercia de Arístoteles

Aristóteles dijo

Un cuerpo sólo se puede mover de manera constante si existe una fuerza actuando sobre él. – Algo que sabemos que no es precisamente cierto, puesto que por ejemplo, si ponemos un objeto sobre la superficie del hielo, éste al momento de aplicarle una fuerza, o empujarlo. Nos daremos cuenta que el objeto no se va a detener, pues la capa de fricción es casi nula, algo que aristóteles todavía no consideraba. Pero el tiempo pasó y llegó el gran Galileo Galilei y aportó lo siguiente.

Ley de Inercia de Galileo Galilei

Galileo dijo:

Un cuerpo en acción de fuerza, se detiene porque existe una fuerza de fricción entre el objeto y el suelo que opone dicho movimiento, y un cuerpo en reposo continuará en reposo, ya que el que posee movimiento se moverá en línea recta a velocidad constante.

Ley de Inercia de Isaac Newton

Issac Newton aprovechó de alguna forma los estudios previos hechos por Galileo y de ahí enunció la primer ley de la mecánica o ley de inercia de la siguiente manera:

Todo cuerpo se mantiene en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es cero.

Algunos ejemplos de la primera ley de Newton son:

Al viajar en un automóvil y el conductor frena, la mayoría de los pasajeros sentirán que van hacía adelante, éste fenómeno es efecto de la velocidad que lleva el auto, es por ello la fabricación de cinturones de seguridad.
Lo mismo ocurre con un jinete sobre un caballo, si el caballo frena su movimiento, el jinete saldrá disparado.

En el tercer ejemplo aparece el Maestro Roshi efectuando cierta fuerza sobre una piedra, al haber una fuerza opuesta al movimiento conocida como fricción, ésta impide que haya movimiento alguno, hasta que la suma de las fuerzas aplicadas a la piedra sean mayores al de la fricción.

Segunda Ley de Newton

La segunda ley de Newton es la ley que explica los cambios de velocidad que sufre un cuerpo cuando recibe una fuerza neta. Un cambio en su velocidad en el tiempo , recibe el nombre de aceleración, así que una fuerza desequilibrada sobre dicho cuerpo produce una aceleración. Por lo que cuanto mayor sea la magnitud de la fuerza aplicada, mayor será la magnitud de la aceleración. Aunque sabemos que los cambios en la aceleración significan también cambios en la dirección del objeto en movimiento.

Todos los experimentos actualmente indican que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada, y tiene la dirección de ésta, es decir:

$\displaystyle \overrightarrow{a}\propto \overrightarrow{F}$

No olvidar que las flechitas arriba de la aceleración y fuerza indican cantidades vectoriales. Después de su investigación Sir Isaac Newton afirmó que la masa del objeto también desempeña un papel importante en la relación de fuerza y aceleración, de tal forma que cuanto más masivo sea ol objeto (tenga más masa), menor será su aceleración. Si tenemos dos sacos de arena, uno menos masa y otro de más masa, el que sea de menor masa experimentará una aceleración mayor al otro. De aquí podemos decir que la magnitud de la aceleración es inversamente proporcional a la de la masa.

$\displaystyle \overrightarrow{a}\propto \frac{\overrightarrow{F}}{m}$

La masa es una cantidad escalar, por eso no lleva "flechita arriba", entonces podemos decir que la segunda ley de Newton es:

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa

Matemáticamente esto lo podemos apreciar como:

$\displaystyle \overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$

Las unidades son en base al SI (Sistema Internacional), que serán Newtons.

1 Newton = 1 Kg m /s^2

El Peso

Es común decir que el peso es la relación que existe entre la masa de un objeto por la gravedad, ya que el peso es la fuerza de atracción gravitacional de la tierra sobre el objeto.

$\displaystyle w=mg$

La unidad es el Newton.

Ejercicios Resueltos de la Segunda Ley de Newton

Vamos a pensar en el siguiente ejemplo..-

Problema 1.- Calcular la fuerza aplicada a un balón que posee una aceleración de 2 m/s² y a su vez posee una masa de 0.5 kg

Solución: Si analizamos los datos del problema, nos proporciona una aceleración que posee el balón y a su vez una masa de 0.5 kg, o sea medio kilo de masa. Para poder calcular la fuerza, aplicamos la fórmula de la segunda ley de Newton, y obtendremos lo siguiente:

$\displaystyle F=ma=\left( 0.5kg \right)\left( 2\frac{m}{{{s}^{2}}} \right)=1kg\frac{m}{{{s}^{2}}}=1N$

Por lo tanto, tenemos una fuerza de 1 Newton actuando sobre el balón, ¿fácil no?, si deseas aprender más de los ejercicios, tienes que ir al link de abajo 👇

Para poder resolver ejercicios aplicando la fórmula de la segunda ley, es importante revisar el siguiente post -> Ejercicios Resueltos de la Segunda Ley de Newton

Tercera Ley de Newton

Por la tercera Ley de Newton o la ley de Acción y Reacción, sabemos que no puede haber una fuerza si no están implicados dos cuerpos. Por ejemplo, al momento de golpear un balón, el balón experimenta una acción sobre él, Pero el balón también reacciona empujando hacia atrás a nuestro pie. Las magnitudes son iguales, lo único que cambia en esta ley es la dirección ya que es opuesta. Es por ello que decimos que la tercera ley de Newton dice:

Por cada fuerza de acción hay una reacción igual pero opuesta

Resumen de las Tres Leyes de Newton

Las Leyes de Newton han aportado un gran valor a la vida diaria, a la ciencia para entender la complejidad de muchos fenómenos que ocurren dentro y fuera del planeta. Son las leyes básicas de la mecánica. Si te gustó el artículo, no dudes en compartir 😀