Las leyes de Newton,
también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres
principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas
planteados por la mecánica, en particular,
aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los
conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.
Son herramientas fundamentales para comprender nuestro entorno ya que
permitieron dar un paso fundamental en el campo de la Física, explicando las
causas del movimiento.
Así,
las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros,
como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el
ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.
Primera Ley de Newton
o Ley de la Inercia
Newton
expone que:
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o
movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado
por fuerzas impresas sobre él.
Esta ley postula,
por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea
en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme,
a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea
nulo sobre él. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento
están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de
forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que
entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente
a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como está a la
fricción.
En consecuencia,
un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna
fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se
detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los
cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta
cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.
La primera ley de
Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos
como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia
desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza
neta se mueve con velocidad constante.
Segunda ley de Newton o ley de fuerza
La segunda ley del movimiento de Newton dice
que:
El
cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo
largo de la cual aquella fuerza se imprime.
Esta ley explica
qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser
constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento,
cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios
experimentados en el momento lineal de un
cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección
de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos.
Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la
fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se
define simplemente en función del momento que se aplica a un objeto, con lo que
dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del
objeto.
En términos matemáticos esta ley se expresa
mediante la relación:
Donde:
es el
momento lineal
la fuerza
total o fuerza resultante.
Suponiendo que la
masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz la
ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera:
Sabemos que es el
momento lineal, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.
es el
momento lineal, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.
Consideramos a la
masa constante y podemos escribir 
aplicando
estas modificaciones a la ecuación anterior:
aplicando
estas modificaciones a la ecuación anterior:
La fuerza es
el producto de la masa por la aceleración, que es la ecuación fundamental de la dinámica,
donde la constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia.
Por tanto, si la fuerza resultante que actúa
sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración
proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta.
Tercera ley de Newton o ley de acción y
reacción
Con toda acción ocurre
siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de
dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido
opuesto.
Expone que por cada fuerza que actúa sobre un
cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de
sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las
fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual
magnitud y de dirección, pero con sentido opuesto.
Este principio presupone que la interacción
entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual
requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para
fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de
modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".
Es importante observar que este principio de
acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo,
produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo
demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto
con las anteriores leyes, ésta permite enunciar los principios de conservación del momento
lineal y del momento angular.
![\sqrt[3]{27\cdot 10^{12}} = 3\cdot 10^{4}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tig-iTh8djaEd816HJ1NqUiK7SXTdlYu-VXoQRx1BghQdn0piGqi1u8BBgUjs7iZEBKdOXnKF4mV5bbInMu2t16oVLi3ikV1Qk9fGEceW8Lzq0RQ1m09elGyS_k2YkB86uWjqcZoWui-1JGsKA=s0-d)
![\sqrt[4]{256\cdot 10^{64}} = 4\cdot 10^{16}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_shzU6n7n0OhYzo8OsD341lyRcdzzAdZ2QqFzT1f8rUSP64EsrTi8SxmNbaPLgaPkm2-0eVdwzLwY_hqNGlKPi00gTiAdH_ebA5vFJ8zi2XtrmIp7IJlk_bqDJPBU7kCb8jA8NvJLGK9Z2rrQJNtw=s0-d)