Leyes_del_Movimiento

Cap´ıtulo IV

DINAMICA
A modo de introducci´on, se incluye un p´arrafo que aparece en el libro de ejercicios
num´ericos de f´ısica de C. W. Misner y P. J. Cooney1 :
El ´
area de f´ısica que desarrolla un vocabulario para describir el movimiento
se llama cinem´
atica. ... Un vuelco sensacional en este problema, (del movimiento de los cuerpos) que culmin´
o con los trabajos de Galileo y Newton,
fueel descubrimiento que ni la posici´
on x ni la velocidad v ten´ıan causas
inmediatas, en contraste con la aceleraci´
on, que s´ı las pose´ıa. Este resultado
fue –y a´
un es– dif´ıcil de aceptar, porque la gente estudiosa de estas materias
hab´ıa logrado obtener gran parte de su informaci´
on a trav´es de la observaci´
on,
a simple vista. El ojo es muy sensitivo a la velocidad pero a menudoignora
la aceleraci´
on, en consecuencia encontramos dif´ıcil de aceptar que las leyes
fundamentales de f´ısica no consideren la velocidad.
Nuestro sentidos t´
actiles (tacto y equilibrio) nos proporcionan la ayuda esencial que necesitamos para estudiar la aceleraci´
on, la segunda derivada de
x(t).
La aceleraci´on es central en las Leyes de Newton que dejamos establecidas en la siguiente
secci´on.IV.1.

LEYES DE NEWTON, LA SINTESIS FINAL

La aparici´on de las tres leyes de movimiento y la ley de gravitaci´on universal, todas
descubiertas por Isaac Newton, constituy´o la culminaci´on de una serie de logros alcanzados durante los siglos XVI y XVII. Entre ellos se destacan: las leyes de Kepler en el
1

Spreadsheet Physics, C. W. Misner y P. J. Cooney, Addison Wesley Publishig Company

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campo de la astronom´ıa, las ideas de Galileo y su descripci´on del movimiento de los cuerpos, el progreso logrado por Descartes en geometr´ıa anal´ıtica, Huygens y su libro acerca
de la luz, el perfeccionamiento del reloj de p´endulo... Estos y muchos otros, hicieron del
siglo XVI y XVII un per´ıodo brillante en el desarrollo de la humanidad. Todo sucedi´o en
el lapso detiempo comprendido entre dos generaciones: la de Galileo y Newton. Este
u
´ltimo naci´o el mismo a˜
no de la muerte de Galileo, en 1642.
La revoluci´on que produjo la publicaci´on de su libro “Principia” (1687) que conten´ıa
sus leyes m´as famosas, no puede ser considerada como la obra de un s´olo hombre, sino
el broche genial que coron´o el esfuerzo de quienes lo precedieron.
Las leyes de Newtondesenmascaran el origen de la aceleraci´on.
PRIMERA LEY

Cada cuerpo material persiste en su estado de reposo o de
movimiento uniforme, solamente si la suma de las fuerzas
externas que act´
uan sobre ´el, se anulan entre s´ı.
Esta es la ley de inercia. Es la definici´on de un sistema inercial. Por ejemplo, si en
un cierto sistema de referencia un objeto que inicialmente estaba en reposo permaneceen reposo, entonces este sistema constituye un sistema de referencia inercial.
Hist´oricamente ´esta fue una de las afirmaciones m´as dif´ıciles de sostener. Es una
abierta contradicci´on a la f´ısica Aristot´elica que postulaba que la fuerza (o acci´on ejercida por un agente externo) era proporcional a la velocidad. Se opon´ıa tambi´en al sentido
com´
un: cualquier observador puede comprobar quepara mantener un carro en movimiento con velocidad constante, necesita aplicar una fuerza constante. Galileo, como vimos,
ya hab´ıa dado el primer paso al atribuir a los cuerpos esta modorra que los hac´ıa mantener su movimiento adquirido. Newton generaliz´o este principio e incluy´o el movimiento
circular. Esta afirmaci´on contradec´ıa a los fil´osofos antiguos y tambi´en a Galileo que
pensabanque el movimiento circular –en particular el de los planetas-, era natural y
no necesitaba la presencia de una fuerza (o mejor de un agente extra˜
no) que cambiara
constantemente su velocidad. Newton coincid´ıa con Descartes en esta disputa, quien
afirmaba que una part´ıcula que describe un movimiento circular tiende a seguir por la
tangente a la circunferencia en ese punto, si no es retenida en...