Leyes de Newton

     Las famosísimas leyes de Newton… ¿Cuántas veces nos hemos topado con este tema en nuestras clases de mecánica o física? Y ¿Cuantas de éstas nos ha quedado claro el concepto?  jajaja  Creo que es algo que nos pasa a la mayoría así que no hay nada de que preocuparse.

Antes de entrar de lleno en el tema es muy importante que dejemos en claro algunos conceptos así que comencemos por definir “fuerza”.  Según la real academia de la lengua española, fuerza es el vigor, robustez y capacidad para mover algo o a alguien que tenga peso o haga resistencia; es decir, fuerza será aquella causa capaz de producir “algún efecto” (que ya veremos más adelante) en un cuerpo o masa. representacion de fuerzaAhora bien, algo muy importante también es que estemos conscientes de la correcta representación de las fuerzas ya que muchas veces estamos acostumbrados a sólo mencionar su valor y sus unidades, cuando en realidad deben ser expresadas tanto su magnitud con unidades como su dirección y el dónde es aplicada, es decir, toda fuerza ha de representarse a manera de vector donde esta información quede claramente especificada, de modo que se nos facilite trabajar con ella.

A estas alturas es posible que haya surgido una nueva pregunta: ¿Qué da origen a las fuerzas? Y bueno, trataremos de responderla. Sabemos bien que la masa es una magnitud física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo (Kg) y que como tal, tiene la cualidad de crear una interacción entre dos cuerpos, pero ¿qué es interacción? InteraccionInteracción es entonces una acción que se ejerce recíprocamente entre dos o más objetos, por ejemplo, dado el campo gravitacional de la tierra entendemos que ésta atrae a todos los cuerpos que la rodean y de igual forma entonces, todos los cuerpos atraen a la tierra; por tanto es posible ver que toda interacción da lugar a dos fuerzas iguales y opuestas tal que en cada cuerpo que interactúa, aparece una de ellas. Este es el origen de las fuerzas ¡Así es como nacen! Algo importante es no perder de vista que las interacciones pueden darse tanto a distancia (ej. electromagnetismo) como por contacto (ej. un choque) y que por tanto ambos casos pueden generar fuerzas, de este modo entendemos aún más que son las fuerzas y que las originan.

Paso siguiente, ¿qué efectos producen? Bien, para esto los vamos a clasificar básicamente en tres efectos principales:
Deformación: tal es el caso de un accidente automovilístico en el que los cuerpos (autos) son deformados o bien, un resorte, al que cuando se le aplica una fuerza o un peso, también su forma es cambiada e incluso alcanza longitudes mayores.
Variación del valor de la velocidad: Aquí por ejemplo tenemos a un cuerpo en reposo (V=0) donde todas sus fuerzas mantienen equilibrio (suma de fuerzas igual a cero) pero de repente un agente externo (fuerza desequilibrada) es aplicada y se ve forzado a cambiar su velocidad, este cambio es efecto también.
Variación de la dirección de la velocidad: Para explicar bien esto tendríamos que entrar en detalle con proyectiles y sus modelos matemáticos pero piénsalo así, una pelota de béisbol que es bateada y viaja libremente por el aire.Masas distintas Si bien es cierto que la gravedad estará atrayéndola hacia el suelo y esta fuerza es constante, el peso de la pelota tendrá mucho que ver con la altura que alcanzará y la longitud horizontal que será capaz de recorrer. No es lo mismo arrojar una pelota de béisbol que una bola de boliche, aunque a ambas se le aplique la misma fuerza inicial, cada una dibujara una trayectoria distinta dado su peso y el roce que tienen con el aire, el punto aquí es que su masa (multiplicada por la aceleración gravitacional) será una fuerza que interactúa con la gravedad y que será capaz también de modificar tanto la dirección como la velocidad del cuerpo que vuela. Este es el otro efecto que tratamos de describir, ya en términos más técnicos diríamos que la fuerza cambia la dirección de la velocidad siempre que sus direcciones no coincidan. Si la fuerza es en todo tiempo perpendicular, sólo cambia la dirección de la velocidad, en cambio, si no es perpendicular y tampoco coincide con la dirección de la velocidad, la modifica tanto en dirección como en magnitud.

Para dejar bien en claro esto de las fuerzas ya sólo hace falta mencionar en la mayoría de las ocasiones nos encontramos con sistemas que se componen de al menos dos o más  fuerzas por lo que para trabajar con ellos, debemos entender que éstas pueden ser sumadas o restadas según nuestras necesidades. Para hacer esto existen varios métodos tales como el paralelogramo, descomposición, análisis, suma de coordenadas, etc. Sin embargo no entraremos en detalle a ellos en estos momentos, solo tengamos en cuenta que toda fuerza expresada como vector puede sumarse a otras para dar una sola fuerza resultante equivalente tanto en magnitud como en dirección.

Primera Ley de Newton

Básicamente esta ley también conocida como ley de inercia, nos indica que si un cuerpo (en el vacío y sin fricción) está en equilibrio (condición de equilibrio: suma de fuerzas igual a cero o velocidad constante) y no hay fuerza alguna que lo desequilibre, entonces Estado de Reposoel cuerpo permanecerá en ese estado durante tiempo indeterminado, pero la pregunta aquí es ¿Por qué? Y bueno, lo explica otro concepto de la física llamado inercia. La inercia expresa la tendencia de un cuerpo a mantenerse en el estado en que está. Si está en reposo y no actúan fuerzas sobre él, continúa en reposo. Si no actúan fuerzas pero estaba en movimiento, continúa con movimiento uniforme. A continuación un video que explica un poco más a fondo este concepto de inercia y la primera ley de Newton a través de la experimentación.  

Segunda Ley de Newton

Esta segunda ley explica en base a un modelo matemático, cómo si existe una fuerza resultante distinta de cero (fuerza desequilibrada)  en un sistema, es provocada una aceleración tal que aumenta la velocidad del mismo conforme pasa el tiempo. Es decir: F=ma
De ésta ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido. Para entender un poco más todo esto tenemos el siguiente video.  Tercera Ley de Newton

Esta ley se conoce como la ley de acción y reacción y valla, es con la que más deberíamos estar familiarizados. Además ya la explicábamos indirectamente mientras hablábamos de las interacciones.
Tercera Ley de NewtonEl enunciado de la ley dice que a cada acción corresponde una reacción igual en magnitud pero en sentido opuesto, es decir, cuando dos partículas interaccionan, la fuerza F que la primera ejerce sobre la segunda, es igual y opuesta a la fuerza F que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la recta que une las partículas. El proceso es simultáneo. Las fuerzas existen mientras dura la interacción. Se escribe F1/2 para indicar la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el 2 y F 2/1 para indica la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el 1. Son iguales y opuestas. Están aplicadas en distinto cuerpo (de estar aplicadas las dos en el mismo se anularían). Fuerzas opuestasEn los choques es muy común darse cuenta de esto, dado que se producen múltiples situaciones en cuanto a velocidades de rebote según la masa de los objetos que interaccionan y sus velocidades. Los choques entre objetos con igual masa y distintas velocidades intercambian sus velocidades.
El siguiente video muestra un ejemplo más gráfico de esta ley, aplicada a la gimnasia.

 Para mayor información visitar http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/dinamica/index.htm

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~ por Tgo. Luis Marron en 2 octubre 2009.

Una respuesta to “Leyes de Newton”

  1. esta padre me sirvio bastante gracias

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