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DINÁMICA DE LA PARTÍCULA
El propósito de la dinámica es predecir el comportamiento futuro de un sistema, en
particular de una partícula cuando son conocidas las fuerzas y las restricciones que actúan
sobre ella y se conoce el presente. Este conocimiento se da en la forma llamada “condición
inicial”. Para una partícula este se expresa en suponer conocidas la posición y velocidad
inicial de ella,r(0) y v(0). Como veremos este propósito es logrado mediante la llamada
Mecánica Clásica, salvo excepcionalmente para sistemas que tienen comportamiento
caótico y que están fuera del alcance de este curso. Para estudiar el movimiento de un
cuerpo puede escogerse algún sistema de referencia arbitrario y entonces el estudio es
relativo a ese sistema de referencia. Para hacer dinámica, la elección delsistema de
referencia adecuado no es arbitraria, en necesario utilizar sistemas inerciales de referencia,
concepto que se explica más adelante.

Leyes de Newton
Desde los tiempos de Galileo se ha reconocido que no es necesario aplicar fuerzas para
mantener el movimiento de los cuerpos. Esto evidentemente choca con lo observado
diariamente puesto que si se dejan de aplicar fuerzas, los cuerpos sedetienen. El problema
está en que en realidad no se han dejado de aplicar todas las fuerzas. Normalmente existen
fuerzas, llamadas de roce que están presentes y cuya tendencia es frenar los cuerpos. Es
dificil eliminarlas, pero si se logra, entonces el movimiento se mantiene. Sin embargo hay
otros detalles. Se mantiene pero ¿respecto a qué sistema de referencia?

Primera ley de Newton
La primeraley de Newton suele enunciarse así. Si un cuerpo no está sometido a fuerzas, se
mueve con velocidad constante o permanece en reposo. El problema que es que así
enunciada, no puede estar correcta. Si ello es cierto en algún sistema de referencia,
inmediatamente deja de ser cierto si el observador está en un sistema acelerado respecto al
primero, ver figura. Por ello, para mantenerla, se han definidosistemas de referencia
especiales donde ella es cierta.

Figura 4.1

Sistema inercial de referencia
En la formulación de la dinámica clásica, se supone la existencia de al menos un sistema
privilegiado de referencia, un Sistema inercial de referencia. Por definición, un sistema
inercial de referencia es aquel (hipotético) sistema relativo al cual una partícula libre, es
decir no sometida afuerza, tiene velocidad constante o en particular nula. Como
consecuencia de la transformación de Galileo, todo sistema que se traslade con velocidad
constante respecto a uno inercial de referencia, es también sistema inercial de referencia. La
existencia de uno por lo menos, sería materia de validación experimental, con las obvias
dificultades que ello presenta. Se acepta que al menos aproximadamente,el marco de las
estrellas fijas, lo es. Esta es una materia hoy en día de acuerdo internacional. En efecto en
Agosto de 1997, la Unión Astronómica Internacional (IAU) decidió que a partir del primero
de Enero de 1998, el IAU sistema de referencia celestial sea el sistema (ICRS), en
reemplazo del sistema FK5. Hay abundantes referencias sobre este tema en la WEB.
La definición de un sistemainercial reemplaza la primera ley de Newton, puesto que su
validez: “la aceleración respecto a un sistema es nula cuando la fuerza es nula”, define lo
que se denomina un sistema inercial de referencia.
Así entonces Newton formulas sus leyes respecto a un sistema de referencia absoluto o
inercial. Si el Universo estuviera vacío uno puede preguntarse que podría ser tal sistema.
No existe aparentementediferencia alguna entre un sistema acelerado o un sistema rotante
“si no hay nada respecto a lo cual establecer la realidad de la aceleración o de la
rotación". Sin embargo Newton creía firmemente que el espacio mismo existe como algo
absoluto, real como una entidad física, respecto al cual los conceptos de aceleración o de
rotación podrían definirse. Así Newton dice que un objeto está acelerando...