Leyes de Newton: Primera ley de la mecánica

Hoy damos inicio a una serie de tres post para conocer en mayor profundidad las Leyes de Newton. Los invito a conocer de qué trata la Primera ley de la mecánica.

La primera ley de la mecánica es justo la ley de la inercia, llamada también primera ley de Newton. Las primeras investigaciones las realizo Galileo Galilei.

Haciendo rodar objetos, Galileo se percató de que cada vez que pulía un poco más la superficie sobre la cual estos se desplazaban, alcanzaban mayor distancia. Fue así como dedujo que todo objeto que se mueve con velocidad constante y en línea recta, permanecerá moviéndose a esa velocidad a menos que una fuerza extraña lo cambie, ya sea aumentando o reduciendo la magnitud de su velocidad o variando su dirección y sentido del movimiento, puesto que la velocidad es un vector.

Esta ley implica también que todo objeto que se encuentre en estado de reposo, permanecerá eterno en reposo mientras una fuerza extraña al objeto no actúe sobre él, poniéndolo en movimiento.

Las pruebas de Galileo sirvieron a Newton de base para formular esta ley. Si Galileo introdujo el concepto de inercia, Newton introdujo el concepto de masa y la fórmula para esto necesita más de lamasa que del concepto de inercia, aunque este último es de importancia conceptual ineludible; la masa explica mejor su formulación matemática.

Formulación matemática de la ley de inercia

Q = mV

Donde m es la masa del objeto, una cantidad escalar; V es el vector velocidad; y Q es el vector cantidad de movimiento. Si observamos esta fórmula podemos ver que obedece a la primera Ley del movimiento, pues explica que una masa se mueve con una velocidad constante permaneciendo en equilibrio a una determinada cantidad de movimiento lineal constante y si la velocidad V = 0, la cantidad de movimiento será cero y el cuerpo estará en reposo (equilibrio).

Rene Descartes y Newton encontraron esta fórumula, solo que Descartes la formuló erróneamente como una cantidad escalar y Newton como una cantidad vectorial (que es lo correcto).

Equilibrio

Tanto el reposo como el movimiento con velocidad constante son estados de equilibrio. Por ejemplo, si vas en un autobús y este se desplaza a 60Km/h sobre una carretera idealmente lisa, entonces no hay vibración y si cierras las ventanas para que no entre aire, no sabrás que te mueves.

Podrías caminar en el interior del autobús o detenerte en un pie sosteniendo una tasa de café y éste quedara quieto dentro de la tasa que lo contiene porque estará en estado de equilibrio. Desde la ventana, verías las cosas que hay fuera del autobús tal como los edificios u objetos que están en reposo y pensarías que se mueven alejándose unos y otros acercándose.

Marco de referencia

Cuando estamos en un autobús y este se desplaza respecto de la carretera, podemos caminar dentro. Podemos impulsarnos hacia arriba en su interior y caemos en el mismo lugar; esto es debido a que llevamos la misma velocidad horizontal del vehículo y por inercia la conservamos. Si abrimos la ventana y soltamos un objeto, veremos como éste va quedando atrás aunque lleve la velocidad del vehículo inicialmente, pues al soltarlo deja el marco de referencia en el que se situaba y queda en otro en donde actúa el viento con una fuerza que se encarga de frenarlo, hasta dejarlo en estado de reposo.

Trayectoria de un objeto soltado dentro y fuera del móvil

Si soltamos una bola de acero dentro del vehículo que se desplaza respecto de la carretera, la bola caerá verticalmente en línea recta. Si la soltamos fuera del vehículo, su trayectoria será una curva justo un brazo de parábola que se abre cóncava hacia abajo y en la dirección del movimiento, pues lleva una velocidad horizontal que va reduciéndose a una tasa constante (aceleración) y una velocidad vertical que va en aumento a otra tasa constante (gravedad), aunque la gravedad es una aceleracion solo que vertical.

En conclusión, si la cantidad de movimiento permanece constante o con valor cero, todo cuerpo mantendrá su estado de movimiento o reposo hasta que una fuerza actué sobre él y lo saque del equilibrio.

Visto en: www.ojocientifico.com