¿Qué establecen las leyes del movimiento de Newton?
También conocidas como mecánica newtoniana o mecánica clásica, las leyes del movimiento de Newton se utilizan a menudo en la resolución de ejercicios de mecánica. En otras palabras, son muy conocidas por los alumnos de bachillerato, especialmente por aquellos que se preparan para las pruebas de acceso a la universidad o para el bachillerato. Esto es lo que hay que saber sobre estas famosas leyes de Newton.
¿Cuáles son las leyes de Newton?
Las leyes del movimiento de Newton son principios físicos muy conocidos. Evidentemente, fueron formuladas por Sir Isaac Newton, un matemático y físico británico. Se expusieron por primera vez en 1687 en su obra titulada Philosophiae Naturalis Principia Mathematica y son tres en total. ¿De qué tratan exactamente?
En realidad, son reglas generales sobre el movimiento de diversos objetos en el universo. Las teorías de Newton se presentan, por tanto, como una explicación más clara de la naturaleza del movimiento descrita por Aristóteles. Hay que decir que el gran físico británico utilizó fórmulas matemáticas sencillas.
Las leyes del movimiento de Newton no son meras teorías. Se aplican en el mundo real. Han permitido el desarrollo de numerosos conocimientos técnicos. De hecho, las técnicas utilizadas en la navegación de las naves espaciales se basan, por ejemplo, en las famosas leyes del movimiento de Newton. Lo mismo ocurre con los movimientos que realizan los jugadores de billar.
Las tres leyes de Newton
Como se ha mencionado anteriormente, Newton formuló tres leyes bien diferenciadas. Descubre cuáles son.
La primera ley
Según la formulación original de la primera ley de Newton, « Todo cuerpo persiste en el estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta en el que se encuentra, a menos que alguna fuerza actúe sobre él y le obligue a cambiar de estado ».
En la práctica, esta ley establece que un cuerpo u objeto permanece inmóvil a menos que actúe sobre él una fuerza. Del mismo modo, un objeto en movimiento tiende a mantener la misma velocidad mientras no sufra la acción de una fuerza, como la fricción o la gravedad.
Por lo tanto, si lanzas una pelota en el vacío, se desplazará a la misma velocidad, salvo que se enfrente a la fuerza del viento o a la de otro cuerpo, como un árbol. Esta teoría de Newton se conoce como ley de la inercia o principio de la inercia.
La segunda ley
Se denomina principio fundamental de la dinámica y se expresa mediante la siguiente fórmula matemática: Σ F = ma. F representa la fuerza, m la masa del objeto y la aceleración del objeto.
Mediante esta fórmula, Newton explica los cambios que una fuerza puede provocar en el movimiento de un objeto. Más concretamente, cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, esto provoca un cambio de velocidad, en concreto una aceleración.
Cabe señalar que pueden ejercerse diferentes tipos de fuerzas sobre un objeto. Es el caso de las fuerzas de fricción, de gravedad y de las fuerzas electromagnéticas. Teniendo esto en cuenta, esta fórmula puede utilizarse para resolver diferentes tipos de problemas. Por eso, el principio fundamental de la dinámica se considera la ley física más importante.
Para ayudarte a comprenderlo mejor, tomemos el ejemplo de dos objetos de forma redonda. Uno es una pequeña pelota de goma y el otro es una bola de bolos. Para que estos dos objetos rueden a la misma velocidad, hay que empujar con más fuerza la bola de bolos, ya que tiene mayor masa. Por lo tanto, esta fuerza ejercida al empujar ha provocado la aceleración de la velocidad de la bola de bolos.
Si ambas bolas ruedan por una colina y chocan contra una pared, el impacto no será el mismo. El de la bola de bolos será más fuerte y causará más daños, ya que es más pesada.
La tercera ley o principio de acción-reacción
Según Isaac Newton, « La acción es siempre igual a la reacción », es decir, « las acciones que dos cuerpos ejercen uno sobre otro son siempre iguales y de sentido contrario ». Para explicarlo de forma clara, tomemos el ejemplo de dos objetos que interactúan. Los llamaremos A y B. Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B, lo contrario también será cierto.
Para comprender mejor esta ley de Newton, basta con observar el retroceso de un arma de fuego. Cuando la bala sale del cañón, el arma se desplaza en la dirección opuesta. El mismo fenómeno físico se produce al dejar un libro sobre una mesa. La mesa ejerce una fuerza sobre el libro y este, a su vez, ejerce una fuerza sobre la mesa.
Las leyes de Newton en la práctica
¿Cuándo hay que aplicar la primera, la segunda o la tercera ley de Newton? En general, el principio de inercia se aplica cuando el centro de gravedad de un sistema se mueve en línea recta de forma uniforme, como en el péndulo de Newton.
La segunda ley, por el contrario, se aplica cuando la trayectoria del centro de gravedad de un objeto no es una línea recta o cuando su velocidad no es constante. Permite conocer la evolución del movimiento de un objeto a partir de las fuerzas que actúan sobre él e identificar así su dirección. Por último, la tercera ley se utiliza para conocer las características del vector fuerza de un cuerpo.
