Ley de nuwton

Introducción:

Isaac Newton, científico, matemático y fisico, británico hizo importantes aportaciones en muchos campos de la ciencia sus descubrimientos y teorías causaron gran impacto en su época y sirvieron de base a la mayor parte de los avances científicos. El posterior desarrollo de la física debe mucho a las leyes del movimiento o leyes de Newton, especialmente a la segunda, que afirmaque la fuerza necesaria para acelerar un objeto es igual a su masa multiplicada por su aceleración. Si se conocen la posición y velocidad inicial de un cuerpo, así como la fuerza aplicada, es posible calcular las posiciones y velocidades posteriores aunque la fuerza cambie con el tiempo o la posición; en esos casos es necesario aplicar el cálculo infinitesimal de Newton. La segunda ley delmovimiento también contiene otro aspecto importante: todos los cuerpos tienen una propiedad intrínseca, su masa inercial, que influye en su movimiento. Cuanto mayor es esa masa, menor es la aceleración que adquiere cuando se aplica una fuerza determinada sobre el cuerpo. Hoy sabemos que esta ley es válida siempre que el cuerpo no sea extremadamente pequeño, grande o rápido.

Desarrollo

Tenemosen consideración un cuerpo aislado de masa m en reposo en un marco de referencia de inercia y supongamos que un agente exterior ejerce un impulso o una tracción sobre el cuerpo, de modo que se acelere. La experiencia nos indica que cuanto mayor sea la masa del cuerpo, tanto menor será su aceleración y que, para una masa fija, cuanto más fuerte sea la atracción o el empuje, tanto mayor será suaceleración. Esto sugiere la definición de la fuerza f que actúa sobre un cuerpo de masa m pos medio de

f=ma

En donde a es la aceleración observada del cuerpo. Obsérvese que (sujeto a verificaciones de consistencia), f, tal y como se define aquí, es un vector orientado a lo largo de la dirección de a.
Pues que el kilogramo es la unidad SI de masa y el metro por segundo alcuadrado la unidad de aceleración, de ello se desprende que el kilogramo metro por segundo al
2
cuadrado (kg/m/s ) es la unidad SI de fuerza. Es conveniente presentar la unidad de fuerza del newton (N) mediante la relación

1N= 1 Kg – m
2
S

De tal modo que un newton es la fuerza que, cuando se aplica a un cuerpo de un kilogramo,2
le imprime una aceleración de 1 m/s.
Puesto que la aceleración a de una partícula es un vector, de (4-6) se desprende que f debe serlo también. Para que esta definición de fuerza sea adecuada, es necesario que la suma de dos fuerzas sea el vector obtenido mediante la utilización de las reglas de la suma vectorial. Para confirmar esa realidad, supongamos que,en la figura 4-5, a, se somete un cuerpo de masa m a cierta fuerza f1. A continuación, mediante el empleo de (4-6), su aceleración a1 es

a1= 1 f1
m

De manera similar, si se somete a una fuerza diferente f2, entonces, como se muestra en la figura 4-5, b, su aceleración a2 es f/m. Si el cuerpo se somete a continuación a la acción simultánea tanto de f1 como de f2 , entonces, losexperimentos demuestran que esta aceleración a, en estas circunstancias, es la suma vectorial

a= a1+a2
Esto quiere decir que la definición de f=ma es auto consistente, a condición de que la fuerza total f se interprete como la suma vectorial



Esto establece el hecho de que la fuerza, tal y como se define en f=ma es en la realidad u vector.

Al generalizar este resultado experimental alcasa de un número arbitrario de fuerzas, podemos enunciar la segunda ley de newton:

Si un cuerpo de masa m se somete simultáneamente a varias fuerzas f1, f2 ..., y si a es la aceleración del cuerpo, tal y como se ve en un marco de referencia de inercia, entonces

En donde f es la fuerza neta o la suma vectorial de las fuerzas individuales:

F= f1+f2+f3+...

Obsérvese aun cuando...