LEYES DE NEWTON
Primera ley o ley
de inercía
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Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de
movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.
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Segunda ley o
Principio Fundamental de la Dinámica
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La fuerza que actua sobre un cuerpo es directamente
proporcional a su aceleración.
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Tercera ley o
Principio de acción-reacción
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Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste
ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.
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Estas son las tres leyes de Newton y, a continuación,
vamos a comentarlas cada una por separado.
PRIMERA LEY O LEY DE INERCIA
La primera ley de Newton, conocida también como Ley de
inercía, nos dice que si sobre un cuerpo no actua ningún otro, este permanecerá
indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el
estado de reposo, que equivale a velocidad cero).
Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir,
depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un
pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo
del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una
estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita,
por tanto, un sistema de referencia al cual referir el
movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de
sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales,
que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo
sobre el que no actua ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de
referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando
sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia
en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si
estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador
fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.
SEGUNDA LEY
O PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA
La Primera ley de Newton nos dice que para que un
cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que
provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas.
Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el
concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo
es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de
proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos
expresar la relación de la siguiente manera:
F = m a
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes
vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido.
De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:
F = m a
La unidad de fuerza en el Sistema
Internacional es el Newton y se representa
por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer
sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que
adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,
1 N = 1 Kg · 1 m/s2
La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos
dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por
ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F =
m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que
incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.
Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva.
Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se
representa por la letra p y que se define como el producto de
la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:
p = m · v
La cantidad de movimiento también se conoce como momento
lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se
mide en Kg·m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la
Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la
variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,
F = dp/dt
De esta forma incluimos también el caso de cuerpos
cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante,
recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un
producto tenemos:
F = d(m·v)/dt
= m·dv/dt + dm/dt ·v
Como la masa es constante
dm/dt = 0
y recordando la definición de aceleración, nos queda
F = m a
tal y como habiamos visto anteriormente.
Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de
movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la
cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es
cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:
0 = dp/dt
es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento
con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento
debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero).
Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si
la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento
del cuerpo permanece constante en el tiempo.
TERCERA LEY
O PRINCIPIO DE ACCIÓN - REACCIÓN
Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado
de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La tercera ley, también conocida
como Principio de acción y reacción nos dice que si un
cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra
acción igual y de sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en
numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba,
empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace
saltar hacia arriba.
Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien,
nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que
la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de
empujarnos a nosotros.
Quería saber como aplican estas leyes en la agricultura
ResponderBorrarPordos
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