fisica


LEYES DE NEWTON

1. Primera Ley de Newton

La primera ley de movimiento fue descubierta por Galileo y reformulada por Newton. Se formula de la siguiente manera:

Sí la fuerza neta sobre una partícula es cero entonces su velocidad es constante.

En estas condiciones existen dos posibilidades para el movimiento de la partícula:

• La partícula recorre distancias iguales en tiemposiguales y su movimiento es rectilíneo.
• La partícula se encuentra en reposo y permanece en este estado.

Dicho en otras palabras, un cuerpo conservará su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme si las fuerzas que actúan sobre él se anulan y es necesario que una fuerza neta actúe sobre él para cambiar la dirección o la rapidez del movimiento.

La segunda parte de la primera ley demovimiento hace referencia a los sistemas inerciales de referencia. Un sistema de referencia inercial es aquel en el cual una partícula libre de toda influencia externa se mueve con velocidad constante. Las leyes de la mecánica son válidas sólo en sistemas de referencia inerciales; en estos sistemas el espacio es isótropo y homogéneo y el tiempo es homogéneo.

2. Segunda Ley de Newton.

Laprimera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleraciónque adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:
F = m a

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:



La unidad de fuerza en el SistemaInternacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s2 .

La expresión de la segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida larelación Vamos a generalizar la segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento o impulso que se representa por la letra y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:


La cantidad de movimiento oimpulso también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s. En términos de esta nueva magnitud física, la segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,



De esta forma incluimos también elcaso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

Como la masa es constante

y recordando la definición de aceleración, nos queda

Tal y como habíamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la segunda ley de Newton usando la cantidad demovimiento o impulso es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la segunda ley de Newton nos dice que:



Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es...