I 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”.
“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 es rectilíneo y uniforme, así como su magnitud.
Aplicación
Por ejemplo, con un marco de referencia fijo a la superficie terrestre como inercial y sobre una “mesa de aire” perfectamente nivelada y horizontal, que tiene una serie de perforaciones por las que sale aire comprimido, se coloca un pequeño disco, de modo que queda “flotando” en un colchón de aire, reduciendo prácticamente por completo los efectos de la fricción o rozamiento. La fuerza de atracción terrestre o peso del disco se ve compensada por la fuerza de sustentación del colchón de aire y podemos considerar entonces que la fuerza neta sobre el disco es nula. Si colocamos el disco en reposo, permanecerá en reposo; si lo lanzamos deslizando por la mesa con una cierta velocidad, permanecerá en movimiento rectilíneo con esa velocidad, hasta que llega al borde de la mesa, en cuyo caso intervienen fuerzas que cambian su velocidad constante.
II Ley de Newton
Esta segunda ley incluye a la primera de modo que, si estamos en un marco inercial de referencia y sobre un cuerpo puntual o partícula no actúa fuerza neta, el cuerpo se moverá con una velocidad constante, tal como lo apunta la Ley de Inercia. Ahora bien si sobre el cuerpo actúan fuerzas, su velocidad cambiará y habrá una aceleración. La segunda ley del movimiento de Newton establece la relación entre la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo y su aceleración, introduciendo el concepto de masa inercial del cuerpo. Ésta aplica para ambos ejes coordenados.
Podemos graficar esta segunda ley de este modo como la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y m como la masa inercial o simplemente masa, así la segunda ley se escribe, respecto a un marco inercial de referencia, así:
Los cuerpos materiales tienen la propiedad de que, para modificarles su velocidad constante, es necesario ejercer una fuerza sobre ellos. Esa propiedad es la que se conoce como la inercia de los cuerpos. Ahora, para producir el mismo cambio en la velocidad constante, es decir la misma aceleración, en dos cuerpos diferentes, las fuerzas que hay que ejercer sobre ellos son diferentes, debido a que tienen masas inerciales diferentes.
Aplicación
Por ejemplo dos bloques de igual tamaño vienen deslizándose por una superficie lisa con la misma velocidad, uno de madera y el otro de acero. Las fuerzas necesarias para detener en el mismo tiempo los bloques, son muy diferentes, pues el bloque de acero tiene una masa mucho mayor que el de madera. La relación cuantitativa precisa la proporciona la segunda ley:
Otra manera de pensar lo que es la masa inercial, de acuerdo a la segunda ley, es con otro ejemplo diferente:
Imaginemos los dos mismos bloques sobre la superficie lisa, halados desde el reposo con la misma fuerza, que podría lograrse dándole el mismo estiramiento a un resorte.
En ese caso, la aceleración del bloque de acero será mucho menor, así la relación, de acuerdo a la segunda ley sería:
III Ley de Newton. Ley de acción y reacción
Las fuerzas que figuran en la segunda ley provienen de interacciones entre cuerpos. Este hecho fundamental se hace explícito en esta tercera Ley, de manera que “si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce sobre el primero una fuerza de igual magnitud y dirección contraria”. Es decir:
Es conveniente usar una denotación más sencilla, como la siguiente:
Las fuerzas de interacción existen siempre en parejas. Son fuerzas entre dos cuerpos, una fuerza sobre uno de ellos y otra, de igual magnitud y dirección contraria, sobre el otro, de manera que a toda acción corresponde una reacción igual en magnitud y de sentido contrario. Cuál sea la acción y cuál la reacción, es indiferente. Lo esencial es la pareja.
Aplicación
