LEYES DE NEWTON

Los principios de la dinámica o Leyes de Newton son los axiomas por los que se rigen las partículas y sistemas en la dinámica clásica. Fueron enunciados por Newton, basándose en los trabajos de Galileo, en sus Principia Mathematica.

Aunque se refieren a partículas, la aplicación directa de las leyes de Newton es mucho más amplia:

Se aplican a toda clase de objetos cuyo tamaño es mucho menor que las distancias que recorre. Así, la Tierra, en su movimiento alrededor del Sol, puede ser tratada como una partícula.  Se aplican directamente a sólidos, cuando no hay rotación de estos. Por ejemplo, una masa que desliza por un plano inclinado. Cuando hay rotación, deben emplearse ecuaciones más complicadas (ecuaciones de Euler) que se deducen de las leyes de Newton.  Son suficientes para explicar el movimiento del centro de masas de un sistema de partículas, el cual se mueve como si toda la masa del sistema estuviera concentrada en él.  Constituyen una primera aproximación a sistemas que no son partículas pero en el que los efectos de la rotación o deformación son pequeños. (Universidad de Sevilla, 2016)

Aparte, las leyes de Newton constituyen la base sobre la que se apoya el resto de la Dinámica.  Una versión de estos principios, enunciada de forma moderna, es la siguiente, donde encabezamos cada principio con el nombre con el que se lo conoce habitualmente:

Primer principio: Principio de inercia

El primer principio de la dinámica, también conocido como Primera Ley de Newton puede formularse como

“Toda partícula sobre la que no actúa ninguna fuerza permanece en reposo o en estado de movimiento rectilíneo y uniforme, cuando se observa desde un sistema de referencia inercial.”

Este principio fue enunciado inicialmente por Galileo. Galileo llego a él realizando experimentos con bolas que rodaban por canales en planos inclinados. Observó que si la pendiente era hacia abajo, la bola se aceleraba, mientras que si era hacia arriba se frenaba. La conclusión es que en una superficie horizontal debería permanecer constante (aunque la experiencia era que también se frenaba). Explicó el frenado horizontal como consecuencia del rozamiento. (Universidad de Sevilla, 2016)

Segundo principio: Segunda Ley de Newton

Cuando sobre un cuerpo se aplica una fuerza, éste deja de realizar un movimiento rectilíneo y uniforme, esto es, su velocidad deja de ser constante. El segundo principio de la dinámica nos dice qué es lo que ocurre cuando a una partícula se le aplica una fuerza. Así, por ejemplo, para un avión en vuelo se considera que está sometido a cuatro fuerzas: su peso, la sustentación debida al aire, el empuje o tracción debido a la propulsión y la resistencia debida a la fricción con el aire. Dependiendo del balance entre las diferentes fuerzas se obtiene la aceleración en la dirección deseada. Cuando el avión vuela a velocidad constante, quiere decir que la suma de las fuerzas aplicadas es nula. Cuando actúan varias fuerzas independientes, sus efectos se suman, según él. (Universidad de Sevilla, 2016)

 Tercer principio: ley de acción y reacción

Los dos primeros principios de la dinámica nos dicen cómo se comportan las partículas en ausencia de fuerzas o sometidas a una fuerza conocida. El tercer principio de la dinámica establece una propiedad básica de esas fuerzas de interacción entre partículas:

“Si una partícula A ejerce en un instante dado una fuerza sobre una partícula B, la partícula B ejerce sobre A una fuerza de igual módulo e igual dirección, pero de sentido contrario.” (Universidad de Sevilla, 2016)