Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento
de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor
parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos
relativos al movimiento de los cuerpos.
Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de
los astros como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el
ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LAS LEYES
El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que
identifica con "cantidad de materia".
Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es
el resultado del producto de la masa por la velocidad.
En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre
lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o
movimiento.
En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una
traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto
y verdadero de un cuerpo compone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el
lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar
mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso,
hasta llegar a un lugar inmóvil, es decir, al sistema de referencias de los
movimientos absolutos.
De acuerdo con esto, Newton establece que los movimientos
aparentes son las diferencias de los movimientos verdaderos y que las fuerzas
son causas y efectos de estos. Consecuentemente, la fuerza en Newton tiene un
carácter absoluto, no relativo.
Estas leyes enunciadas por Newton y consideradas como las
más importantes de la mecánica clásica son tres: la ley de inercia, relación
entre fuerza y aceleración, y ley de acción y reacción.
Newton planteó que todos los movimientos se atienen a estas
tres leyes principales formuladas en términos matemáticos. Un concepto es la
fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de
materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las
letras F y m.
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PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA
En esta primera ley, Newton expone que “Todo cuerpo tiende a
mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que
sea obligado a cambiar su estado por fuerzas ejercidas sobre él”.
Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar
por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo
uniforme, a menos que se aplique una fuerza neta sobre él. Newton toma en
cuenta, sí, que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a
fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva.
Por ejemplo, los proyectiles continúan en su movimiento
mientras no sean retardados por la resistencia del aire e impulsados hacia abajo
por la fuerza de gravedad.
La situación es similar a la de una piedra que gira amarrada
al extremo de una cuerda y que sujetamos de su otro extremo. Si la cuerda se
corta, cesa de ejercerse la fuerza centrípeta y la piedra vuela alejándose en
una línea recta tangencial a la circunferencia que describía (Tangente: es una
recta que toca a una curva sin cortarla).
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SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE LA ACELERACIÓN O
LEY DE LA FUERZA
La segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se
aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en
dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente
proporcional a la masa que se mueve”.
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento
(cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza
modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o
dirección.
En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de
movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan
en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen
aceleraciones en los cuerpos.
Ejemplo: Si un carro de tren en movimiento, con una carga,
se detiene súbitamente sobre sus rieles, porque tropezó con un obstáculo, su
carga tiende a seguir desplazándose con la misma velocidad y dirección que
tenía en el momento del choque.
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TERCERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN
Enunciada algunas veces como que "para cada acción
existe una reacción igual y opuesta".
En términos más explícitos: La tercera ley expone que por
cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual
intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.
Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en
pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.
Este principio presupone que la interacción entre dos
partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría
velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas
electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo
instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".
Es importante observar que este principio de acción y
reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo,
produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo
demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley.
