Leyes de Newton

Las leyes de Newton son fundamentales para el estudio del movimiento de los cuerpos. A continuación veremos las 3 leyes de Newton:

1ª ley de Newton: ley de inercia

Todo cuerpo sobre el que actúe una fuerza resultante sea nula permanece en reposo o continúa a velocidad constante en movimiento rectilíneo

Analicemos lo explicado en la cita anterior. Que la fuerza resultante sea nula no quiere decir que sobre el cuerpo no actúe ninguna fuerza, sino que la suma de las fuerzas que actúen sobre el cuerpo sea nula. Veámoslo:

En la imagen dos personas ejercen fuerzas sobre una caja. 1 ejerce la misma fuerza que 2 en la misma dirección, pero en sentido contrario. Por tanto, la suma de las fuerzas (recordemos que la fuerza tiene carácter vectorial, es decir, tiene dirección y sentido) será:

Por tanto, no es imprescindible que no haya fuerzas sobre el cuerpo, sólo basta con que la fuerza resultante sobre este sea nula. El cuerpo estudiado con anterioridad podrá estar en reposo o continuar a velocidad constante en función del estado inicial del cuerpo. Es por este motivo por el que a esta ley se le conoce como ley de inercia, ya que los cuerpos tienen una resistencia a cambiar su velocidad (lo veremos más claramente en la 2ª ley).

Por otra parte, en la cita aparece que el cuerpo continuará en movimiento rectilíneo. El lector puede preguntarse, ¿por qué no podría moverse en movimiento curvilíneo?

La respuesta es sencilla: la existencia de curvatura implica la existencia de una fuerza centrípeta en dirección y sentido hacia el centro de la curvatura de la trayectoria (OJO: si se le ha ocurrido al lector aplicar una fuerza de igual módulo y misma dirección pero sentido contrario a la fuerza centrípeta, debe saber que en ese caso el cuerpo dejaría de tener trayectoria curvilínea).

2ª ley de Newton

Si la fuerza resultante que actúe sobre un cuerpo no es nula, esta será directamente proporcional a la aceleración del cuerpo, y se relacionarán a través de una constante de proporcionalidad m

Esta ley se expresa mediante:

No se asusten: la flecha sobre F (fuerza) y a (aceleración) sólo indica que ambas magnitudes cuentan con carácter vectorial (es decir, tienen dirección y sentido). Por otra parte, la constante m es la masa del cuerpo.

Aunque ambas magnitudes aparezcan juntas, la fuerza es la causa y la aceleración es la consecuencia. Por otra parte, podemos preguntarnos la siguiente cuestión, ¿qué ocurre si la resultante de las fuerzas es 0?

Es decir, si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es 0, su aceleración también es 0. Por tanto, y viendo las ecuaciones de Movimiento rectilíneo si la aceleración es 0, entonces:

Es decir, la velocidad del cuerpo será igual a la velocidad inicial. Si esta era nula, el cuerpo continúa en reposo, y si no ocurre, se seguirá moviendo a velocidad constante.

Por tanto, la 1ª ley de Newton (ley de inercia) es consecuencia de la segunda. En resumen, la 1ª ley de Newton es un caso particular de la 2ª ley en el que la porque la fuerza resultante es 0.

3ª ley de Newton: principio de acción-reacción

Dos cuerpos 1 y 2 que interactúan entre sí, ejercen una fuerza de igual módulo y dirección y sentido contrario sobre el otro.

Es decir, lo podemos simplificar mediante la siguiente expresión:

NOTA: Estas fuerzas, al ejercerse sobre cuerpos diferentes, no se anulan entre sí. 

Estas fuerzas son consecuencia la una de la otra. Imaginemos que damos una patada a un balón de futbol. La fuerza de acción sería la que ejercemos con nuestra pierna sobre el balón. Sin embargo, el balón ejercerá otra fuerza de igual módulo y dirección pero sentido contrario (es la fuerza de reacción, seguramente habrán notado un picor en la pierna al golpear un balón, pues se debe a la fuerza de reacción).