Las leyes del movimiento implican aspectos que desde la época de Aristóteles (384-322 a. C.) dificultan entender la relación entre fuerza y movimiento de los cuerpos.

     Gracias a las observaciones y deducciones de Galileo (1564-1642) y a Isaac Newton (1643-1727) se pueden explicar las causas que originan los movimientos.

 

 1A. LEY DE NEWTON

Al lanzarse un paracaidista desde un avión, su cuerpo tiene un movimiento de caída libre. Cuando se abre el paracaídas, éste frena su caída debido a la resistencia del aire.

     En ausencia de corrientes de aire, la suma de fuerzas es igual a cero, el paracaidista desciende con velocidad constante, con movimiento rectilíneo uniforme. No es necesaria una fuerza para que el cuerpo se mueva en línea recta con velocidad constante.

     En la antigua Grecia se pensaba que el estado natural de cualquier objeto era el reposo y, por tanto, era necesaria una fuerza para que se mantuviera en movimiento. Esto parecía ser cierto porque no se tomaban en cuanta las fuerzas de fricción.

     En la actualidad se sabe que en el espacio exterior; donde las fuerzas de fricción son muy pequeñas, un cuerpo puede viajar millones de kilómetros sin que su velocidad disminuya.

     El conocimiento intuitivo de que era necesaria una fuerza para mantener un cuerpo en movimiento era tan natural que se necesitó de un genio como Galileo para ponerlo en duda.

     Más tarde, Newton contribuyó a las observaciones de Galileo y resumió la primer ley del movimiento de la siguiente forma:

     Los cuerpos que están en reposo continúan en reposo, a menos que una fuerza actúe sobre ellos.

     Todo cuerpo que se mueve en línea recta con velocidad constante continúa su movimiento, a menos que sea perturbado por una fuerza que actúe sobre él.

 

 INERCIA

El concepto de inercia está íntimamente relacionado con la primera ley de movimiento. Una definición común de ésta es:

     Inercia es la medida de la tendencia de un objeto en reposo a permanecer en reposo y de un objeto en movimiento a permanecer en movimiento con su velocidad original.

     Se sabe que para un camión de carga la inercia es mucho mayor que para una carretilla, porque es mucho más fácil mover la carretilla que el camión. También se puede detener con mayor facilidad una carretilla que un camión cuando ambos se mueven con la misma velocidad. Es difícil alterar el estado de movimiento de un objeto cuya inercia es grande. La inercia de un objeto está relacionada con su masa; así, una masa de 1 kg tiene cierta inercia y una masa de 2 kg tiene el doble de inercia.

 

 2A. LEY DE NEWTON 

Esto se representa así

     Esto se representa así:

     Si la fuerza es directamente proporcional a la aceleración (a mayor fuerza, mayor aceleración)

     y la masa es inversamente proporcional a la aceleración (a mayor masa, menor aceleración)

si se reúnen ambas expresiones:

de donde:

     La proporcionalidad se puede transformar en una igualdad si se incorpora una constante de proporcionalidad K.

F = K m a

     La constante vale 1 si utilizamos las unidades apropiadas para la masa y la aceleración.

K = 1

     La expresión de la segunda ley de Newton es:

F = m a

fuerza = masa x aceleración

    La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que le produce.

 

 UNIDAD DE FUERZA

De acuerdo con la expresión F = m a de la segunda ley de Newton, las unidades son: [F] = (1 kg) (1 m/s2) = 1 N.

     A esta unidad se le lama newton (N) y es la unidad de fuerza que se utiliza en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

     La segunda ley estudia el efecto que tienen las fuerzas no equilibradas que actúan sobre un objeto. Por ejemplo, la fuerza no equilibrada aplicada por un bat sobre una pelota hace que ésta se acelere (cambia su velocidad); es decir, fuerzas no equilibradas causan aceleraciones.

     Masa es una medida de la inercia de un objeto

     Peso es la medida con que la fuerza de gravedad ejercida por la Tierra atrae al objeto hacia su centro.

F = m a

W = m g

     Por ejemplo, si la masa de Juan es 60 kg, su peso es:

W = (60 kg)(9.8 m/s2)

W = 588 N

 

 3A. LEY DE NEWTON

Cuando un objeto está sobre una mesa, la empuja hacia abajo, pero la mesa empuja al objeto en la dirección opuesta.

     Al patear una pelota, el pie ejerce una fuerza sobre ésta; pero, al mismo tiempo, puede sentirse una fuerza en dirección contraria ejercida por la pelota sobre el pie.

     Una fuerza (cualquiera de ellas) se llama fuerza de acción y la otra fuerza de reacción.

     La tercera ley afirma que la fuerza de reacción es exactamente igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza de acción.

     La fuerza de acción se ejerce sobre un cuerpo de reacción sobre el otro cuerpo; es decir, las fuerzas de acción y reacción actúan sobre dos cuerpos diferentes.

La 3a. Ley de Newton.