¿Qué son las leyes de Newton?- Leyes del movimiento, fuerza y aceleración

Las leyes del movimiento de Newton, son tres declaraciones que describen las relaciones entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento del cuerpo, formuladas por primera vez por el físico y matemático inglés Isaac Newton, que son la base de la mecánica clásica. A continuación, vas a conseguir información detallada sobre las leyes de Newton.

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Concepto y significado de las leyes de Newton

La mayoría de los fenómenos que observa la mecánica clásica es el movimiento y la energía. Explican la relación entre las fuerzas que actúan en un cuerpo y el movimiento que hace este motivado por estas fuerzas. Se podría decir que estas leyes son la piedra angular en la física moderna. A partir de esto, incluso se puede decir que aparecen teorías como la lattice en física.

Las leyes mencionadas fueron publicadas en el año 1687 en la obra de Principios matemáticos de la filosofía natural. Estos son tres principios que describen el movimiento de cuerpos, que se basan en sistemas de referencias inerciales. Es decir, fuerzas con velocidad constante. Fueron creadas porque las personas se preguntaban qué pasaba cuando las cosas se movían.

¿Por qué se llaman las leyes de Newton? Se llaman así, gracias a Isaac Newton, quien fue un físico, matemático, teólogo y filósofo inglés a quien se le atribuye la invención del cálculo numérico y además muchos estudios sobre la óptica y la luz.

¿Para qué sirven las tres leyes de Newton?

Las leyes de Newton se pueden decir que están basadas en ideas relacionadas con el espacio, el tiempo y la masa, en las cuales encontramos sentido si se relacionan con aspectos de la vida cotidiana. Todo el mundo ve cómo tiene sentido cuando dos acontecimientos son simultáneos. Y es que, nadie puede discutir que la masa es constante y pensar que esta no tiene dependencia con la velocidad.

Las leyes de Newton son tres principios que nos ayudan a describir el movimiento de los cuerpos, los cuales están basados en sistemas de referencias inerciales.

Movimiento

El movimiento es algo que percibimos todo el tiempo, cuando vemos a alguien caminar, un gato salta y una bicicleta andando, pero ¿Sabes qué significa? Según las leyes de física, el movimiento se percibe como el cambio de posición de un objeto, en un tiempo estimado. Se dice que un cuerpo no está en movimiento cuando está de reposo (no cambia su posición).

El estudio del movimiento, se puede hacer desde la cinemática, la cual permite entender las características de este. Sin embargo, existe el movimiento rectilíneo uniforme, movimiento parabólico, circular, rígido, pendular y armónico.

Fuerza

Es toda acción que es capaz de efectuar un cambio en la estructura de un cuerpo mientras esté estática. Se considera como una magnitud vectorial que representa toda acción que modifica el estado en un objeto, causando movimiento o deformación en él. Vale destacar que la mecánica clásica, incide en que la fuerza es la responsable en los cambios del movimiento rectilíneo. Además, la fuerza que actúa sobre un cuerpo genera una fuerza idéntica, pero en sentido contrario.

La fuerza es estudiada por la física y se puede decir que son reconocidas cuatro fuerzas fundamentales: fuerza de gravedad, la fuerza electromagnética. También, fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Para la mecánica clásica, toda fuerza se compone de magnitud y dirección, que sirve para denotar un vector. Por lo tanto, se trata de magnitud vectorial, no escalar. Para medir la fuerza, existe el dinamómetro, el cual es un aparato idóneo que realiza la medición de la fuerza. La cual ayuda para calcular el peso de objetos. Su inventor fue el propio Isaac Newton.

Aceleración

Para entender qué es la aceleración, se debe comprender qué se define como velocidad, la cual tiene que ver con la distancia que recorre un objeto y el tiempo en que lo logra. Se interpreta como una magnitud vectorial, puede ser de manera lineal, curvo, circular y parabólico. Ahora bien, ¿Qué tiene que ver la aceleración? Esta se refiere a las variaciones en la velocidad que tiene cierto objeto.

Es importante mencionar la aceleración de la gravedad en la que hay un efecto que provoca la fuerza de gravedad en los objetos de movimiento. La aceleración es constante si el cambio es el mismo en cada intervalo del tiempo. Si con el tiempo, la aceleración cambia, entonces es variable. Cabe aclarar que tiempo atmosférico, no es del tiempo del cual se habla.

¿Cuáles son las leyes de Newton?

Ley de inercia o primera ley

Sabemos que el movimiento se relaciona con el cambio de un objeto de un lugar a otro, en sí, la modificación de posición. También se puede ver en animales y en personas, porque cambiamos de un lugar a otro. Entonces, ¿De qué va esta ley? La ley de movimiento postula que un cuerpo permanece en reposo o recto con una velocidad constante, a menos que se le ejerza una fuerza externa.

Por ende, no es posible que un cuerpo cambie su estado inicial sin que se le intervengan fuerzas. Otra forma de llamarla es ‘Ley de inercia’ la cual habla de una tendencia en que los cuerpos permanecen en reposo o rectilíneo uniforme.

Entonces, se presenta la fórmula en que la suma de las fuerzas, resulta en equilibrio de las partículas. Por otro lado, cuando se produce una variedad de fuerzas, existe una variación en velocidad. En cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, más va a aumentar su tendencia de permanecer en reposo. Por ejemplo: Una pelota en estado de reposo, si se quiere desplazar, requiere que una persona la patee, porque de no ser así, va a permanecer en reposo.

Por otra parte, cuando la pelota está en movimiento, otra fuerza también deberá intervenir para que pueda detenerse. Cabe destacar que esta es la primera ley de Newton, pero este principio ya había sido postulado por Galilei Galilei. Por tanto, a Newton se le atribuye la publicación de la ley. Sus características son:

1. Los cuerpos tienen inercia para moverse.
2. Los objetos conservan un movimiento rectilíneo.
3. Los cuerpos en reposo se quedan en reposo.
4. Los objetos se resisten al cambio físico.

Para Galileo, el principio de inercia era fundamental para su tarea científica central: tenía que explicar cómo es posible que, si la Tierra realmente gira sobre su eje y órbita alrededor del Sol, no percibimos ese movimiento. El principio de inercia ayuda a dar la respuesta: dado que estamos en movimiento junto con la Tierra y nuestra tendencia natural es retener ese movimiento, nos parece que la Tierra está en reposo.

Al principio, la inercia, lejos de ser una declaración de lo obvio, alguna vez fue un tema central de discusión científica. Para cuando Newton resolvió todos los detalles, fue posible explicar con precisión las pequeñas desviaciones de esta imagen causadas por el hecho de que el movimiento de la superficie de la Tierra no es un movimiento uniforme en línea recta, (los efectos del movimiento de rotación se discuten abajo). En la formulación newtoniana, la observación común de que los cuerpos que no son empujados tienden a detenerse, se atribuye al hecho de que tienen fuerzas desequilibradas que actúan sobre ellos, cómo la fricción y la resistencia del aire.

Segunda ley o principio fundamental de la dinámica

La fuerza es cualquier acción que se hace para que cualquier cosa se mueva o cambie de forma, puede ser levantar, arrastrar o empujar. Sin embargo, esta ley postula que la fuerza que se aplica sobre un cuerpo, es proporcional a la aceleración. La fórmula es así: ‘F= masa, aceleración’. En donde:

• F = fuerza neta
• m de masa, expresada en Kg.
• a = aceleración, expresada en metro por segundo al cuadrado.

Este es el principio fundamental de la mecánica, la cual establece que la intensidad que resulta de las fuerzas ejercidas, es proporcional al producto de la aceleración. Es importante resaltar que la fuerza posee módulo, dirección y sentido. Por lo tanto, esto resulta en una variedad de fuerzas, que se suman para obtener una fuerza responsable. Un ejemplo de esta ley es:

• Un carrito de mercado es fácil de mover si está vacío, pues, requiere menos fuerza para moverlo. Asimismo, si está lleno también se puede mover, pero va a costar más.

Aquí también se debe observar la conservación de la cantidad de movimiento, permite la descripción de choques entre objetos móviles:

• Choque elástico: Conservación de la cantidad de movimiento y la energía cinética que permite que los objetos choquen.
• Choque inelástico: Es la cantidad de movimiento del sistema de dos cuerpos.

En esta ley también se involucra la aceleración, pues cuando aplicamos fuerza, el cuerpo al que se la ejerza va a resultar acelerado. Entonces, si no hay fuerza no hay aceleración. También se debe tener presente que:

1. Ley básica de la mecánica.
2. Los cuerpos se encuentran participando por medio de la fuerza, que a su vez involucra la acción y reacción.
3. Si la masa no es constante, la fórmula que se aplica, cambia. Se debe estudiar el ejercicio y sus variantes, para definirla.

Tercera ley o principio de acción y reacción

Seguro has escuchado 'a toda acción le corresponde una reacción’ pues, esto es parte de lo que la ley estipula. Además, también se interpreta al sentido contrario, donde significa que por cada fuerza que se ejerce sobre un objeto, él también hará fuerza en sentido contrario encima del primero.

Esta tercera ley de Newton, también se llama acción y reacción, sugieren que, a cada fuerza de acción, le corresponde una fuerza de reacción. Actúan en pares, pero no se equilibran, cuando son aplicadas en cuerpos distintos. Un experimento que nos hace entender esta ley es en el momento en que se hace rebotar una pelota en la pared, la cual saldrá despedida en dirección contraria con prácticamente la fuerza que usamos al arrojarla.

La clave para entender es pensar en un ejemplo de la vida cotidiana. Entonces, siempre que se interactúa con dos cuerpos, el objeto 1 aplica fuerza sobre el objeto 2 y este devuelve la fuerza de manera contraria. Si tú empujas a una persona de tu misma proporción, la persona se irá para atrás pero también tú, por ejercer esa fuerza. Representa unos detalles a tomar en cuenta para aplicarla:

1. Un objeto ejerce fuerza a otro.
2. Las fuerzas no ocurren individuales.
3. Se trabaja de manera vectorial, es decir, posee magnitud, dirección y sentido.
4. La dirección se realiza por el ángulo de inclinación.

La tercera ley de Newton implica la conservación del momento. También puede verse como lo siguiente de la segunda ley: cuando un objeto 'empuja' a un segundo objeto en algún punto de contacto (sin masa) usando una fuerza aplicada. Debe haber una fuerza igual y opuesta del segundo objeto que cancela la fuerza aplicada. De lo contrario, habría una fuerza neta distinta de cero en un punto sin masa que, según la segunda ley, aceleraría el punto de contacto en una cantidad infinita.

¿Cuáles son las características de las leyes de Newton?

Las leyes de Newton permiten que se expliquen cómo es posible que se muevan los objetos. Estos explican en su mayoría todos los movimientos que podemos visualizar. Analiza los efectos y los detonantes de ellos. Quien publicó estas leyes, es decir, Newton, predice que había una relación entre masa de un objeto y la fuerza que se aplica.

Cualquier movimiento es resultado de entender cuánto pesa un objeto y poder ejercer la fuerza para que se mueva. Newton entendía que la fuerza hace que la masa se mueva. Cuando más grande sea la masa, más fuerza se debe emplear. Por ende, cuando la masa sea menor, la fuerza también es pequeña. Gracias a las publicaciones de Newton es que podemos estudiar, medir, predecir el movimiento de un objeto. Se tiene que tener presente ciertas características de estas leyes que te hemos venido diciendo:

• Las tres leyes son base de la mecánica.
• La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza que se le aplique.
• Un objeto causa que otro se mueva.
• Las fuerzas que resultan son la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto.
• Un objeto que tiene mayor masa requiere de mayor fuerza.
• Existe fricción entre objetos y la superficie donde se mueven.
• La inercia es la tendencia de un objeto en movimiento de permanecer en movimiento.

¿Por qué son importantes las leyes de Newton?

En primer lugar, se debe saber que Isaac Newton es uno de los padres de la ciencia moderna, que ha permitido la aplicación en diversos ámbitos. La primera ley nos permite ver que todo cuerpo está en reposo y si no es así, entonces está en movimiento. Todo depende de la fuerza que se ejerza. La segunda, nos dice que los cambios de movimiento son procedentes de la fuerza que se le haya ejercido. Ahora bien, la tercera determina que a cada acción se le estima una reacción.

Estas leyes se han hecho básicas de la mecánica, por tanto, nos permite entender el movimiento que sucede en el planeta. Además, determina y entiende el funcionamiento de máquinas que son base de nuestra existencia al día de hoy.

Cabe destacar que las leyes de Newton tienen valor para la ciencia y la historia, forman parte de descubrimientos importantes. En este momento también se da la aplicación de la vida diaria. Al momento que conducimos un carro, pateamos un balón, andamos en bicicleta, etc. De esta manera, se entiende que su importancia es de vital reconocimiento, pues, nos permite saber y entender ciertos hechos. También, nos ayuda a intentar comprender ciertos fenómenos naturales que implican fuerzas y movimientos.