Aplicaciones de las leyes de newton

Aplicaciones de las leyes de newton, Al constituir los fundamentos de toda la dinámica de la partícula y de los sistemas, las aplicaciones de las leyes de Newton son ilimitadas.

Al estudiar los problemas típicos de la dinámica de la partícula, en las aplicaciones de las leyes de newton existen una serie de elementos que aparecen con frecuencia. Individualmente o de forma combinada.

Por ello, conviene analizar con una cierta extensión los aspectos fundamentales de estas aplicaciones, dejando para la parte de problemas las combinaciones de diferentes elementos.

las leyes de newton

Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento, son tres principios de la física que hacen referencia al movimiento de los cuerpos. Estas son:

  • La primera ley o ley de inercia.
  • La segunda ley o principio fundamental de la dinámica.
  • La tercera ley o principio de acción y reacción.

Estos principios fueron formulados por el físico y matemático inglés, Isaac Newton en su obra: Philosophiæ naturalis principia mathematica (1687).

Con estas leyes de newton, el mismo Newton estableció las bases de la mecánica clásica, la rama de la física que estudia el comportamiento de los cuerpos en reposo o desplazándose a velocidades pequeñas (en comparación a la velocidad de la luz).

Aplicaciones de las leyes de newton

leyes de Newton (GIE)

  • El movimiento de los cuerpos por acción de la gravedad.
  • Los sólidos elásticos (resortes) y otros sistemas oscilantes (como péndulos).
  • Las fuerzas de reacción que actúan partículas que se hallan sobre superficies u obligadas a moverse a lo largo de una curva.
  • La presencia de varillas rígidas o hilos flexibles (péndulos y poleas).
  • El rozamiento, seco o viscoso.

Las leyes de Newton marcaron una revolución dentro del campo de la física. Constituyeron los cimientos de la dinámica (parte de la mecánica que estudia el movimiento según las fuerzas que lo originan).

Además, al combinar estos principios con la ley de la gravitación universal, se pudieron explicar las leyes del astrónomo y matemático alemán, Johannes Kepler, sobre el movimiento de los planetas y satélites.

La primera ley de Newton

La primera ley de Newton establece que un cuerpo solo varía su velocidad si actúa sobre él una fuerza externa. La inercia es la tendencia de un cuerpo a seguir como está.

Según esta primera ley, un cuerpo no puede cambiar por sí mismo su estado; para que salga de reposo (velocidad inicial: 0) o de un movimiento rectilíneo uniforme, es necesario que alguna fuerza actúe sobre él.

El principio de inercia

Por lo tanto, si no se aplica ninguna fuerza y un cuerpo se encuentra en estado de reposo, se mantendrá de este modo; si un cuerpo estaba en movimiento, lo seguirá estando con un movimiento uniforme a velocidad constante.

Por ejemplo: Un hombre deja su auto estacionado en la puerta de su casa. Ninguna fuerza actúa sobre el auto. Al día siguiente, el auto sigue allí.

Newton extrae la idea de inercia del físico italiano, Galileo Galilei (Diálogo sobre los dos grandes sistemas del mundo -1632).

Ejemplos de la primera ley de Newton

  • Un conductor de un automóvil frena de manera brusca y, por inercia, sale disparado hacia adelante.
  • Una piedra en el suelo se encuentra en estado de reposo.
  • Una bicicleta guardada hace cinco años en un desván sale de su estado de inercia cuando un niño se decide a usarla.
  • Un maratonista sigue corriendo varios metros más allá de la línea de llegada debido a la inercia de su carrera.

La segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton establece que existe una relación entre la fuerza ejercida y la aceleración de un cuerpo. Esta relación es de tipo directa y proporcional, es decir, la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que tendrá el mismo.

leyes de newton El principio fundamental de la dinámica

Por ejemplo: Juan tiene 10 años. Cuanto más fuerza aplique Juan al patear la pelota, más chances hay de que la pelota cruce la mitad de la cancha.

La aceleración depende de la magnitud, dirección y sentido de la fuerza resultante, y de la masa del objeto.

Ejemplos de la segunda ley de Newton

  • Una señora enseña a andar en bicicleta a dos niños: uno de 4 años y otro de 10 años, para que lleguen al mismo lugar, deberá ejercer más fuerza al empujar al niño de 10 años pues su peso es mayor.
  • Un auto necesita cierta cantidad de caballos de fuerza para poder circular en la carretera.
  • Empujar un auto averiado entre más personas hará que el auto se mueva a mayor velocidad.

La tercera ley de Newton

En las leyes de newton, la tercera ley establece que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último responde con una reacción de igual magnitud y dirección pero en sentido opuesto. A la fuerza que ejerce la acción le corresponde una reacción.

leyes de newton El principio de acción y reacción

Por ejemplo: Cuando un hombre tropieza con una mesa, este recibirá de la mesa la misma fuerza que él le aplicó con el golpe.

Ejemplos de la tercera ley de Newton

  • Si una bola de billar golpea a otra, la segunda se desplazará con la misma fuerza con la que se desplaza la primera.
  • Un niño quiere dar un salto para treparse a un árbol (reacción), debe empujar el suelo para impulsarse (acción).
  • Un hombre desinfla un globo; la fuerza con la que sale el aire hace que el globo se mueva de un lado hacia otro.