C02 Leyes de Newton

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II. Dinámicá de lá pártículá I. Leyes de Newton.
Fuerza.
Intuitivamente, experimentamos una fuerza como cualquier empuje o tracción sobre
un objeto. Cuando empujás un automóvil o un changuito de supermercado con alimentos
(fig. II-1), estás ejerciendo una fuerza sobre ellos. Cuando un motor levanta un elevador, cuando un martillo golpea un clavo, o el
viento sopla sobre las hojas de un árbol,se está ejerciendo una
fuerza. Decimos que un objeto cae debido a la fuerza de la gravedad. Las fuerzas no siempre dan lugar a movimiento. Por
ejemplo, podés empujar con fuerza un escritorio pesado, pero es
posible que no lo pueda mover.
Si un objeto está en reposo, para empezar a moverlo se requiere una fuerza, es decir, acelerarlo desde una velocidad cero a
una velocidad diferente de cero. Paraun objeto en movimiento,
si se quiere cambiar su velocidad, ya sea en dirección o en magnitud, se requiere nuevamente una fuerza. En otras palabras,
fig. II-1
para acelerar un objeto se requiere una fuerza. Podemos definir
la fuerza como una acción capaz de acelerar un objeto.
Una manera de medir la magnitud (o resistencia) de una fuerza es por medio de un dinamómetro
(fig. II-2). Normalmente,dicho dinamómetro, es una
báscula que se usa para determinar el peso de un
fig. II-2
objeto; por peso queremos decir la fuerza de la gravedad actuando sobre el cuerpo. El dinamómetro, una vez calibrado, se puede usar también
para medir otros tipos de fuerzas, como en la fig. II-2.
Una fuerza tiene sentido, así como magnitud, y es un vector que sigue las reglas de la
suma vectorial vistas en Álgebra.Primera ley de Newton.
¿Cuál es la relación exacta entre fuerza y movimiento? Como
ya dijimos, Aristóteles (384-322 a. C.), fig. II-3, creía que se requería
una fuerza para mantener un objeto en movimiento a lo largo de un
plano horizontal. Según Aristóteles, el estado natural de un cuerpo
era el reposo y creía que se necesitaba una fuerza para mantener un
cuerpo en movimiento. Además, pensabaque entre mayor fuese la
fuerza sobre el cuerpo, mayor sería su rapidez (1).
fig. II-3
Aproximadamente 2000 años después, Galileo, fig. II-4, no estuvo de acuerdo con ello y mantuvo que es tan natural para un objeto estar en movimiento
horizontal con velocidad constante como estar en reposo.
(1)Cuando decimos rapidez nos referimos a él módulo de la velocidad

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Para entender la idea de Galileo,considere las siguientes observaciones que implican un movimiento a lo largo de un plano
horizontal. Para empujar un objeto con superficie rugosa a lo largo
de la superficie de una mesa con rapidez constante se requiere de
cierta cantidad de fuerza. Para empujar un objeto igualmente pesado en una superficie muy lisa a través de la mesa con la misma
rapidez, se requerirá menos fuerza. Si se colocauna capa de aceite
fig. II-4
u otro lubricante entre la superficie del objeto y la mesa, entonces
no se requerirá casi ninguna fuerza para mover el objeto. Nótese que en cada paso sucesivo,
se requiere menos fuerza. Como paso siguiente podemos imaginar una situación en la que el
objeto no experimenta en absoluto fricción contra la mesa y teorizamos que una vez iniciado
el movimiento del objeto, éstese moverá sobre la mesa con rapidez constante sin ninguna
fuerza aplicada. Una bola de acero que rueda sobre una superficie dura horizontal se aproxima a esta situación. Lo mismo sucede con un disco sobre una mesa de aire, en la que una
delgada capa de aire reduce la fricción casi a cero.
Se requirió el genio de Galileo para imaginar tal mundo idealizado, en este caso, uno
donde no hay fricción,y ver que podría generar una visión más útil del mundo real. Fue esta
idealización lo que le condujo a su sorprendente conclusión de que si no se aplica una fuerza
a un objeto en movimiento, éste continuará moviéndose con rapidez constante en línea recta. Un objeto reduce su velocidad sólo si se ejerce una fuerza sobre él. Galileo interpretó la
fricción como una fuerza similar a la de empujes y...