Ensayo de las leyes de kepler

CAPÍTULO 3. LEYES DE NEWTON Y APLICACIONES ( I )
3.1 LAS LEYES DE NEWTON DEL MOVIMIENTO Isaac Newton formuló y desarrolló una potente teoría acerca del movimiento, según la cual las fuerzas que actúan sobre un cuerpo producen un cambio en el movimiento de dicho cuerpo. Newton basó su teoría en unos principios que conocemos como las tres leyes de Newton del movimiento y mostró cómo su aplicacióncoherente, asociada a leyes de fuerzas como su propia ley de Gravitación Universal, daba cuenta satisfactoria de muchos movimientos importantes, tanto de cuerpos celestes como planetas, cometas y satélites, como de objetos de toda suerte en la tierra. La teoría newtoniana del movimiento es, sin duda, uno de los más notables logros del pensamiento humano. Interesa a físicos, a ingenieros quecotidianamente la aplican, a filósofos, a historiadores. La teoría newtoniana ha sido presentada en términos matemáticos que han evolucionado con los tiempos y su aplicación se ha extendido a una inaudita variedad de movimientos. Algunos de sus conceptos, como el espacio, el tiempo, la inercia, la fuerza, plantean interrogantes profundos y complejos acerca de la naturaleza del mundo físico. El estudiode la teoría newtoniana del movimiento se conoce como Mecánica Newtoniana o Mecánica Clásica, aunque este último nombre suele denotar formulaciones matemáticas alternas, muy elaboradas. El propósito de este texto es presentar las leyes de Newton de manera simple, usando una notación matemática moderna, sin ahondar en los problemas epistemológicos, enfocando la atención hacia la enseñanza de suaplicación coherente y ordenada, comenzando con movimientos sencillos, lo que permitirá al estudiante atento adquirir prontamente destreza y confianza en la aplicación y comprensión de una teoría, de un modelo físico-matemático.

Primera ley de Newton. Ley de inercia
“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en línea recta, excepto si sobre él actúan fuerzas”. De modomuy similar enunció Newton su primera ley. En otros términos, podríamos decir: “Un cuerpo sobre el cual no actúan fuerzas, se mueve r con v constante”. “No actúan fuerzas” quiere decir que la fuerza neta o resultante es nula y así, sobre el cuerpo pueden actuar varias fuerzas pero su suma vectorial es cero. Si el vector velocidad es constante, su dirección es constante y el movimiento esrectilíneo, y su magnitud v también y el movimiento es uniforme. El reposo es sólo un caso particular, v = 0 . Más aún, al hablar de una única velocidad, se está hablando de un cuerpo puntual, de una partícula. Pero la dificultad, el punto crucial de la primera ley está en esto: ¿respecto a cuál marco de referencia se mide esa velocidad? Y éste es un serio problema, ya que un mismo cuerpo puede estar enreposo respecto a un cierto marco de referencia y moviéndose aceleradamente respecto a otro y entonces, ¿en cuál marco se aplica la primera ley?, pues en uno se cumpliría y en el otro no. Una aguda y jocosa paráfrasis de la primera ley debida a Sir Arthur Eddington y citada por A.P. French en su notable “Mecánica Newtoniana”, muestra el problema: “Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o demovimiento uniforme en línea recta, excepto si no lo hace”. En efecto, mientras no se indique el marco de referencia, ¿qué dice la primera ley?

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Londoño - Introducción a la mecánica

Suele aceptarse que el contenido real de la primera ley es la aseveración de la existencia de unos marcos de referencia especiales, llamados marcos inerciales de referencia, que son precisamente losmarcos de referencia en los cuales se cumple la ley de inercia. Un enunciado de la primera ley podría ser algo así: Existen ciertos marcos de referencia, llamados r inerciales, respecto a los cuales un objeto, sobre el cual la fuerza neta es nula, se mueve con v constante. Del concepto de velocidad relativa puede verse inmediatamente que si un determinado marco de referencia es inercial, cualquier...