Primera Ley de Newton o Ley de la inercia. N15.

Introducción

Las Leyes de Newton son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por el movimiento de los cuerpos que se mueven a velocidades menores que las de la luz. Estas leyes son la base de la dinámica clásica y de la física clásica en general. Estas leyes permiten explicar tanto el movimiento de los astros como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras no se le aplique sobre ellos alguna fuerza, o la resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o movimiento. Los dos usos más frecuentes en física son la inercia mecánica y la inercia térmica. La primera de ellas es una medida de dificultad para cambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo, depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia. La inercia térmica mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros cuerpos o ser calentado.

En este trabajo vamos a intentar explicar como se desarrolla la primera ley de Newton y que usos se le dan en la vida cotidiana.

Isaac Newton

Caricatura de Isaac Newton

Sir Isaac Newton (1642-1727), insigne figura de la revolución científica del siglo XVII. Transcurriendo la navidad del año 1642, coincidiendo con el año de la muerte de Galileo, nace en una pequeña ciudad de Inglaterra llamada Woolsthorpe el gran físico, matemático y astrónomo Isaac Newton, quien es considerado como uno de los científicos que más ha aportado al desarrollo de la humanidad.

Desde niño (contaba con apenas 2 años) quedó huérfano de padre, encargándose de su educación un abuelo. Esa falta de cariño por parte de la madre, quien se había casado y mudado a otra ciudad, fue un factor influyente en su personalidad, hasta tal punto que era de temperamento tímido, introspectivo e intolerante, características que llevó hasta su edad adulta.

En el año 1661, cuando tenía 18 años fue enviado a estudiar al colegio de la Trinidad (Trinity College) de la Universidad de Cambridge con el objeto de que continuara sus estudios, dedicándose al estudio de las matemáticas. En el año 1665, como consecuencia del brote de la peste, la universidad cerró sus puertas y Newton regresó a su pueblo natal donde permaneció por espacio de 18 meses. Durante ese período se dedicó al estudio, lo que le permitió elaborar los cimientos de toda su obra posterior. Este período lo consideró como "el impulso de su vida para la invención".

En el año 1669 fue nombrado catedrático de matemática en Cambridge en sustitución de su profesor Isaac Barrow.

Entre sus trabajos se pueden destacar:

• El establecimiento de las bases mecánicas, con sus famosas leyes, conocidas hoy en día como leyes de Newton.

• Hace el estudio de la composición de la luz blanca, ideando el disco de Newton.

• La elaboración y formulación de la ley de gravitación universal.

• La creación de las bases del cálculo diferencial e integral para investigar las leyes físicas.

• El desarrollo del binomio de Newton, el cual es un binomio en series de potencias usado en matemática.

Primera ley de Newton

La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, éste 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 actúa 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.

Ejemplos en la vida cotidiana

Ahora vamos a ver unos ejemplos sobre la primera ley de Newton o ley de la inercia:

Ejemplo de la ley de la inercia.

-En esta imagen observamos como un cuerpo sobre

el que no actúa ninguna fuerza neta se

mueve con velocidad constante.

-Tenemos una botella encima de una

hoja de papel, si tiramos de la hoja la

botella no se moverá porque la fuerza

sólo se está aplicando sobre la hoja.

-Cuando vamos en el coche y frenamos bruscamente

nuestro cuerpo tiende a irse hacia delante. Y

cuando el vehículo arranca nos vamos hacia atrás.

-Si tiramos una piedra desde lo alto de un edificio

la piedra no cesará de caer por la gravedad.

Actividades

1. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg.Una aceleración de 1,2 m/s². Calcular la magnitud de dicha fuerza en Newton y dinas. Datos

m = 2,5 Kg.

a =1,2 m/s².

F =?

2. ¿Qué aceleración adquirirá un cuerpo de 0,5 Kg. cuando sobre él actúa una fuerza de 200000 dinas?

Datos

a =?

m = 2,5 Kg.

F = 200000 dinas

3. En Marte, la aceleración debida a la gravedad es de 3.75 m/s². Si oficialmente se ha designado la masa de una barra de plata como igual a 20 kg, determine este peso en newton en Marte

4. Ejercicios físicos de la 1º Ley de Newton

La manera en que te mueves cuando te ejercitas puede estar definida por las leyes de Newton del movimiento. Los métodos de entrenamiento físico están basados en las leyes de inercia, aceleración y fuerzas opuestas. Cuando estás físicamente activo, o te mueves en línea recta o en movimiento angular que incluye rotación, no movimiento hacia adelante. Esos movimientos, cómo de rápido los llevas a cabo y el efecto de la gravedad en tu cuerpo, pueden ser todos identificados con las leyes de Newton del movimiento.

Ejemplos de las actividades físicas:

-Saltar a la comba

-Hacer footing y a ratos realizar pequeños sprints

Fuentes de información

Luis Ignacio García González. (2006). FisQuiWeb. Laboratorios virtuales. La Dinámica. Consultado el 4 de abril de 2014. En: http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Laboratorio/Dinamica/LabDinamica.htm

Profesor en línea. (2005). Profesor en línea. Leyes de Newton. Consultado el 21 de marzo de 2014. En: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Leyes_de_Newton.html

Sociedad Andaluza de Educación Matemática. Física. Leyes de Newton. Consultado el 21 de marzo de 2014. En: http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html

Leyes de Newton. Ejercicicios resueltos. Consultado el 21 de marzo de 2014. En: http://leyesdnewton1727.wordpress.com/ejercicios-resueltos-2/