Las leyes de Newton | Leyes del Movimiento

Todos conocemos a Isaac Newton, sobre todo por el famoso suceso con la mazana. Un simple suceso que supuso la Ley de Gravitación Universal. Newton fue filósofo, matemático, teólogo, inventor, físico y alquimista inglés. Investigó sobre la incidencia de la luz y la óptica, considerado uno de los más grandes e ilustres genios, por sus […]
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Todos conocemos a Isaac Newton, sobre todo por el famoso suceso con la mazana. Un simple suceso que supuso la Ley de Gravitación Universal. Newton fue filósofo, matemático, teólogo, inventor, físico y alquimista inglés. Investigó sobre la incidencia de la luz y la óptica, considerado uno de los más grandes e ilustres genios, por sus contribución a la ciencia, a la astronomía, pero sin duda lo más importante es su aportación en el campo de la física. Hoy vamos a dedicar nuestro artículo a explicar y definir Las Leyes de Newton | Leyes del Movimiento, cuántas leyes son, cómo explicar la dinámica, qué es la inercia, etc.

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Cuáles son las Leyes del Movimiento de Newton

Leyes movimiento de newton

Sobre las investigaciones y avances de Galileo, quien había conseguido explicar por medio de métodos matemáticos la trayectorias de un cuerpo lanzado, creando de esta forma las bases de la cinemática. Newton recogió estos estudios y consiguió desarrollarlos hasta encontrar la relación entre el movimiento y las causas que lo producen, lo que se llamó dinámica. Las tres leyes de Newton, describen la relación entre el movimiento y las fuerzas.

  • La primera es la Ley de la Inercia
  • La segunda es la Ley Fundamental de la Dinámica
  • La tercera es la Ley de Acción y Reacción

Primera Ley de Newton – Ley de la Inercia

“Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme mientras que sobre él no actúe ninguna fuerza que varíe su estado inicial”.

Ningún cuerpo modifica por si solo su posición inicial, al no ser que se administre una fuerza sobre el. Según esta Ley, Newton afirma que un cuerpo que está en movimiento es un cuerpo sometido a una fuerza constante de roce o fricción que es capaz de frenarlos progresivamente.

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Si lanzamos una piedra, ésta seguirá su movimiento hasta que por acción del aire irá perdiendo velocidad a la vez que una fuerza g o gravedad, la obliga a precipitarse hacia el suelo. Lo mismo podemos decir si lanzamos una pelota al aire, la pelota continuará su subida hasta que por efecto del aire o rozamiento, perderá velocidad, parará (g=0), y comenzará a descender por la fuerza de la gravedad.

Los cuerpos móviles mantienen su movimiento rectilíneo a una velocidad constantes, mientra otra fuerza no actúe sobre él. En la superficie terrestre, existen dos fuerzas que actúan sobre cualquier cuerpo, uno es el rozamiento del aire y la fuerza de la gravedad.

Inercia

Inercia

En este ejemplo el ciclista lleva una aceleración y una dirección en el movimiento, en el momento que se encuentra con un cuerpo (el perro), la aceleración de la bicicleta pasa a «0», pero el cuerpo sigue la misma trayectoria e igual velocidad de la que llevaba. El rozamiento del aire y la gravedad le harán caer al suelo.

En nuestros ejemplos anteriores hemos podido comprobar como la piedra lanzada comienza a perder velocidad, (por el rozamiento del aire) y termina cayendo al suelo por culpa de la otra fuerza que actúa en la superficie terrestre, la gravedad.

Si en nuestro planeta no existieran estas fuerzas o lo que es mejor, si lanzásemos esa misma piedra con la misma velocidad en el vacío, es decir sin fuerza de gravedad y sin aire, nuestra piedra seguiría la misma dirección y a la misma velocidad eternamente, la piedra no sufrirá variación de movimiento.

Un cuerpo en reposo permanecerá en ese estado y uno en movimiento rectilíneo uniforme se mantendrá con velocidad constante, hasta que se le obligue a cambiar de estado por acción de una fuerza

Un cuerpo en reposo permanecerá en ese estado y uno en movimiento rectilíneo uniforme se mantendrá con velocidad constante, hasta que se le obligue a cambiar de estado por acción de una fuerza

Pero que ocurre cuando el cuerpo no está en movimiento, ¿se podrá aplicar la ley de la inercia?. La inercia también se aplica a los cuerpos en reposo, ya que un cuerpo en reposo es un cuerpo con velocidad «0». Un cuerpo inerte o con velocidad 0, se mantendrá en el mismo estado mientras otra fuerza externa no actúe sobre el.

Esta primera ley de Newton, también sirvió para explicar el sistemas de referencia inerciales. Partiendo de la base de que todo movimiento es relativo, todo depende del observador como describa el movimiento.

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Imaginemos que estamos subiendo por unas escaleras mecánicas, nosotros subimos despacio, pero la escalera lleva un movimiento constante de subida. Una persona que decida subir por las escaleras convencionales, puede pensar que nuestra velocidad de subida es mucho mayor de la que es, porque realmente nosotros llevamos la misma velocidad o menor que la persona que sube a pie. Por tanto el movimiento es relativo.

Segunda Ley de Newton – Ley Fundamental de la Dinámica

“Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve”.

Esta segunda Ley de Newton es la encargada de calcular el concepto de fuerza. En esta ley se establece la relación que existe entre la fuerza, la aceleración y la masa de cuerpo.

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Las fuerzas son las causantes de la aceleración de los cuerpos, por lo que el cambio en la cantidad de movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza motriz y su dirección será la misma que ésta.

Si cogemos dos balones iguales, uno de ellos lo chutamos con fuerza y el otro con menos fuerza. La masa es la misma, pero al balón al que hemos chutado con más fuerza llegará mucho más lejos que el balón que aun teniendo la misma masa le hemos aplicado menor fuerza.

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La flecha roja representa la fuerza, la flecha verde es la aceleración

Si ahora en vez de tener la misma masa, un balón pesa más que el otro, para que ambos alcancen la misma distancia, tendremos que aplicar distintas fuerzas, siendo mayor la fuerza que tenemos que aplicar a un balón con más masa para que consiga que otro de menor masa.

Cuando la fuerza ejercida sobre un objeto se duplica, la aceleración adquirida por el objeto también se multiplicará por dos.

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La fuerza se mide según el Sistema Internacional es el Newton, representado por la letra N, donde:

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo con una masa de 1 kilogramo para que adquiera una aceleración de 1 m/s².

Como hemos visto, las ley de Newton F= m . a, es válida cuando la masa del objeto es constante, pero que ocurre cuando la masa varía. Un ejemplo de esto podría ser un cohete que cambia su masa a medida que va quemando el combustible.

Para el caso en el que la masa sea variable, tendremos que recurrir a otra magnitud de física nueva, que es la cantidad de movimiento, representada por la letra «p».

p = m · v

Donde la cantidad de movimiento define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad.

Tercera Ley de Newton – Ley de Acción y Reacción

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

La tercera ley de Newton – Ley o Principio de acción y reacción explica como siempre que un objeto realice una fuerza sobre otro objeto, este segundo objeto ejerce sobre el primer objeto una fuerza igual pero en sentido contrario.

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Un ejemplo muy sencillo para entender esta ley sería el siguiente: Imaginemos el lanzamiento de un cohete, este en su interior contiene combustible. Cuando disparamos el cohete, los gases salen en una dirección, hacia abajo, mientras que el cohete sigue en una dirección ascendente. Si consideramos la salida de los gases como la acción, la reacción es el movimiento del cohete en la dirección opuesta a la dirección de los gases del cohete.

Cuarta Ley de Newton-Ley de gravitación

Por último os queremos hablar también de la ley de gravitación, o ley universal de la gravitación que pocas veces, se denomina también la cuarta ley de Newton.

Desde la época de Aristóteles y hasta los descubrimientos de Newton, se pensaba que las fuerzas de interacción entre los cuerpos ocurrían solo por contacto.

Por ejemplo, si tomamos un cuerpo y lo colocamos en nuestra mano, podemos levantarlo solo porque hay contacto físico entre los dos cuerpos.

Sin embargo, el físico inglés Newton cuestionó esta forma de concebir las cosas cuando se le preguntó por qué una manzana que cae del árbol es atraída hacia la Tierra, incluso si no hay contacto, así como la Luna que orbita alrededor de la Tierra.

Newton luego propuso un nuevo concepto de gravedad como una interacción remota entre los cuerpos, incluso cuando hay un vacío entre ellos.

Definición de la ley de la gravitación universal o cuarta ley de Newton

Todos los cuerpos con masa ejercen una fuerza recíproca entre ellos llamada fuerza gravitacional o gravedad.

Esta fuerza fue descubierta por el físico inglés Isaac Newton en el siglo XVII.

El módulo de la fuerza que ejerce la masa m1 sobre la masa m2 colocada a una distancia R entre ellos es:

en el cual:

  • G es la constante de gravitación universal y es 6.6710-11 (Nm2 / kg2)
  • m1 y m2 se expresan en kg
  • R la distancia entre los centros de las masas se expresa en m.

Por lo tanto, la fuerza gravitacional es la fuerza recíproca que actúa entre dos masas m1 y m2 colocadas entre ellas a una distancia R.

La dirección de la fuerza de atracción gravitacional es la conjunción de los dos centros de masa de los cuerpos, mientras que la dirección siempre es atrayente.

La fuerza gravitacional es directamente proporcional al producto de las dos masas, mientras que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Por lo tanto, disminuye rápidamente tan pronto como las masas se separan.

La fuerza de atracción gravitacional actúa entre todos los cuerpos, estrellas, planetas … y en general entre todos los cuerpos con masa.

Sin embargo, el bajo valor de G hace que esta fuerza sea insignificante cuando las masas en juego son pequeñas.

La fuerza gravitacional es una fuerza recíproca entre las dos masas, por lo que la fuerza que actúa sobre la masa 1 actúa igual y opuesta sobre la masa 2; Por lo tanto, la ley gravitacional responde a la tercera ley de Newton .

Cuando consideramos la fuerza gravitacional entre la Tierra y un cuerpo colocado en la superficie del planeta o, en cualquier caso, a cierta distancia de él, es demostrable, a través de un cálculo integral complejo, que la Tierra se comporta como si toda su masa estuviera concentrada en uno período, su centro.

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3 Comentarios en “Las leyes de Newton | Leyes del Movimiento”

  1. Pingback: Fluidos no Newtonianos | Espacio Ciencia
  2. Belen dice:

    muy util

  3. Luciano dice:

    Hola soy estodiante de secundaria 3 er año…sera que alguien me puede explicar un poco la segunda y la tercera ley de newton??