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Leyes de Newton

Concepto de Dinámica

Dinámica es la parte de la Física que estudia los movimientos y las fuerzas que los ocasionan.

Isaac Newton (1642-1727), en su obra “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural ”, editada en 1687, publicó, entre otras, las tres leyes básicas de la dinámica.

Leyes de Newton o leyes de la Dinámica

Primera ley de Newton. Primer principio de la dinámica. Ley de la inercia (1).

 

Un cuerpo se mantiene en reposo o posee un Movimiento Rectilíneo y Uniforme, cuando:

  • Sobre el cuerpo no actúa ninguna fuerza.
  • Sobre el cuerpo actúan fuerzas que están en equilibrio, es decir, que se anulan.

El signo significa sumatorio, por tanto es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

Ejemplo de sistema de fuerzas nulo:

(1) Inercia es la tendencia que tienen todos los cuerpos a permanecer en su estado de reposo o movimiento. La masa es una medida de la inercia, cuanta más masa más inercia, dicho de otra manera, cuanta más masa tenga un cuerpo más difícil será cambiar su estado de reposo o movimiento.

Para poder ilustrar este primer principio podemos pensar en las siguientes situaciones:

  • a. Cuando viajamos de pie en un autobús y éste varía su estado, ya sea acelerando o frenando (por inercia nosotros tendemos a seguir con el movimiento que llevábamos)
  • b. Cuando tiramos rápidamente de un mantel con platos, éstos tienden a quedarse en su sitio.
  • c. Cuando dejamos sobre una superficie horizontal un objeto, en equilibrio estable, éste permanecerá parado a no ser que se le aplique una fuerza externa.

Segunda Ley de Newton. Segundo principio de la dinámica. Principio fundamental de la dinámica.

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, de masa m, le comunica una aceleración en la misma dirección y sentido de .

Esto matemáticamente se expresa mediante la ecuación fundamental de la dinámica:

Como se puede ver, la aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa.

Según lo que acabamos de ver, podemos afirmar que 1 Newton (N), es la fuerza que al actuar sobre 1 kilogramo le comunica una aceleración de 1 metro partido por segundo al cuadrado, es decir:

    Expresado en unidades del Sistema Internacional

Es interesante que sepáis que el primer principio de la dinámica se puede considerar como un caso particular de éste, ya que en el caso de que la resultante de las fuerzas sea nula, la aceleración sería cero y por tanto, se tendría el reposo o un Movimiento Rectilíneo y Uniforme.

Gráfico explicativo de la segunda ley:

Como m” es mayor que m’, se originará una fuerza peso (P2), mayor que la fuerza peso (P1 ) y por tanto la aceleración del sistema(a2) será mayor que (a1).

Tercera ley de Newton. Tercer principio de la dinámica. Principio de acción y reacción

 

Cuando un cuerpo A ejerce sobre otro cuerpo B una cierta fuerza () (acción), el B ejerce también sobre el A una fuerza del mismo módulo (valor) y dirección, pero de sentido contrario (-)(reacción).

Con esta ley descubrimos dos cosas importantes:

  • a. Las fuerzas siempre se presentan en parejas de acción-reacción, es decir se puede hablar de interacciones (parejas de fuerzas)
  • b. Las fuerzas de acción-reacción nunca pueden equilibrarse entre si, debido a que actúan sobre cuerpos diferentes.

Las fuerzas proceden de una interacción y siempre aparecen de dos en dos. Se aplica cada una en uno de los cuerpos que interaccionan, (sí se aplicaran las dos en el mismo cuerpo producirían reposo).

Dibujo esquemático que pretende ayudar a la comprensión de la tercera ley de Newton, ya que ésta requiere de un cierto esfuerzo de comprensión:

Para acabar, citaremos palabras textuales de Isaac Newton, que en su obra Principia (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), dice:

[...A cada acción se le opone siempre una reacción igual. Las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones contrarias...]

En la misma obra, aclara este concepto en los siguientes términos:

[...Si usted presiona una piedra con un dedo, el dedo también es presionado por la piedra. Si un caballo jala (2) de una cuerda atada a una piedra, el caballo será igualmente jalado hacia la piedra...]

(2)…de jalar: tr. col. Tirar de una cuerda…

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