leyes de newton

LEYES DE NEWTON
FísicaGuay
LEYES DE NEWTON
“LEY CERO DE LA DINÁMICA”
Esta ley nunca ha sido formulada por ningún científico, ni por un libro de texto, y por
supuesto por ningún profesor. Sin embargo es fundamental para poder entender la
formulación, aplicación y ejecución de las leyes y ecuaciones que se detallan
posteriormente.
La podríamos enunciar del siguiente modo: “Los teoremas y enunciados que se
plantean en las teorías son modelos matemáticos que intentan describir la realidad”.
Bien, esto significa lo siguiente, las teorías (por ejemplo las leyes de Newton) son
modelos matemáticos, que para aplicarlos en la realidad cotidiana, teenes que despreciar
ciertas características.
1. Primer ejemplo, cuando estudias la caída libre de los cuerpos, y aplicas las
ecuaciones de la cinemática, tienes que despreciar el rozamiento con aire. Si no
fuera así, el problema sería bastante más complejo y tendríamos que utilizar
ecuaciones bastante más complicadas. Sin embargo, despreciando el rozamiento
con el aire, podemos utilizar las ecuaciones de la caída libre de los cuerpos, y
además aproximarnos bastante a la realidad.
2. Muy a menudo, cuando los estudiantes de física están viendo el movimiento de
los cuerpos y aplican las leyes cinemáticas, comprueban con cierto sopor que no
tiene relación con la realidad las ecuaciones ni los resultados de las mismas. Por
ejemplo cuando estudiamos el simple movimiento en un plano horizontal de una
bola. En principio, según la cinemática, si la bola tiene una cierta velocidad, ésta
permanecerá constante a lo largo de su trayectoria rectilínea. Sin embargo,
cuando el estudiante recrea la situación en un su vida habitual, comprueba
decepcionado que la bola sobre una superficie horizontal termina por pararse
después de un breve tiempo.
1ª LEY DE NEWTON:
“Todo cuerpo continúa en su estado de reposo, o movimiento uniforme en línea recta a
menos que sea compelido a cambiar este estado por fuerzas impuestas sobre él”.
Si no actúa ninguna fuerza exterior sobre mi sistema o cuerpo, entonces permanecerá
con su movimiento rectilíneo uniforme o bien permanecerá en reposo.
Estos es lo mismo que decir que si la resultante de las fuerzas que actúan sobre el
sistema (cuerpo) es cero:
ρ ρ ρ ρ
∑F = F1 + F2 + F3 +... = 0
Donde F1, F2, son fuerzas individuales ejercidas sobre el objeto.
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Por otra parte los Sistemas de referencia Inerciales, son aquellos que cumple la
1ª ley de Newton.
2ª LEY DE NEWTON:
“El cambio en el movimiento es proporcional a la fuerza impuesta; y está hecha en la
dirección de la línea recta en que la fuerza está impuesta”.
La resultante de las fuerzas que actúan sobre un objeto es proporcional a la aceleración
que el objeto adquiere. Su expresión matemática es la siguiente:
∑
ρ
ρ
F = ma
Donde m es la masa del objeto.
Esta forma de enunciar la segunda ley de Newton se hace considerando que la masa del
objeto es constante a lo largo del tiempo. Esto significa que se trata nada más y nada
menos de un caso particular de un enunciado más general, que es el siguiente:
ρ
ρ
dp
F =
dt
Donde p es la cantidad del movimiento.
ρ
ρ dpρ d (mvρ)
dv ρ dm
ρ ρ dm
F=
=
=m
+v
= ma + v
dt
dt
dt
dt
dt
Si la resultante de las fuerzas es cero, entonces la cantidad de movimiento se conserva
(es constante en el tiempo).
Las unidades que se expresan las fuerzas es:
1 N=1 kgm/s2.
Una vez que tenemos la segundo ley de Newton, considerando que la masa del objeto es
constante, podemos además hacer la siguiente equivalencia:
ρ
ρ
∑ F = ma ⇔
∑F
∑F
∑F
x
= ma x
y
= ma y
z
= ma z
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En esta equivalencia, nos damos cuenta, podemos descomponer la ecuación vectorial en
sus componentes. Así, cuando tengamos que estudiar un problema concreto
utilizaremos la Segunda Ley de Newton dependiendo de las componentes que tenga
lugar en el problema.
Por ejemplo: un problema donde haya un movimiento rectilíneo, pondremos el sistema
de referencia de manera que alguna de las coordenadas coincida con la dirección del
movimiento. De este modo, el carácter vectorial de la Segunda Ley de Newton se
reduce a una ecuación escalar. Sin embargo, desde el punto de vista de los signos no
podemos olvidarnos del carácter vectorial.
Es importante realizar una buena elección del Sistema de Referencia, porque la
resolución del problema será más efectiva y sencilla eligiendo un buen Sistema de
Referencia. Aunque hay que recordar que la física y los resultados de los problemas son
independientes del Sistema de Referencia elegidos.
ü La ecuación de la Segunda Ley, es una ecuación muy utilizada en los problemas
de física. No sólo se utilizará en los problemas propiamente típicos de Mecánica
(dinámica), sino que también se utilizará en otros ámbitos de la física siempre
que sea necesario estudiar las causas de las fuerzas que intervienen en un
sistema.
3ª LEY DE NEWTON:
“A toda acción siempre se opone una reacción de igual valor, o, las acciones mutuas de
dos cuerpos entre sí siempre se dirigen hacia la parte contraria”.
Esta tercera ley se refiere a dos objetos que interaccionan. Esto es, hay dos fuerzas en la
misma dirección, con el mimo módulo, sentido contrario, y distinto punto de aplicación,
uno en cada objeto. Se puede expresar matemáticamente del siguiente modo:
ρ
ρ
Fab = − Fba
Fab es la fuerza ejercida por a sobre b. Y la otra es la fuerza ejercida por b sobre a.
Las fuerzas ocurren por pareja, no hay fuerzas aisladas. A estas fuerzas se le denominan
par acción –reacción. Una es de acción y la otra es la reacción, se las denominan de
forma simétrica.
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