Tercera ley de Newton

Una vez vista la segunda ley de Newton pasaremos a la tercera y última ley, la ley de acción y reacción.

Según Newton en sus Principia:

"Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi"

Que se podría traducir como: Para una fuerza siempre hay una igual y contraria reacción: o las fuerzas de dos cuerpos sobre cada uno son siempre iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Lo que esta ley refleja es que si un objeto ejerce una fuerza a otro cuerpo, éste último ejercerá una fuerza de reacción al primer cuerpo de igual magnitud pero de sentido contrario. Es por esta ley por la que podemos "sentir" la resistencia que ejercen los objetos cuando los movemos, ya que a pesar de que nosotros les apliquemos una fuerza, existe una reacción que se dirige contraria a donde hemos aplicado nosotros la fuerza.

Ahora bien hay que entender que lo que hace la fuerza es cambiar el momento, por ello aunque las fuerzas sean iguales, las aceleraciones no. Esto es así porque en el momento está incluida la masa y para una fuerza F aplicada, la aceleración será más pequeña cuanto más grande sea la masa.

Este caso se puede ver en un objeto pesado. A pesar de que hacemos fuerza no lo logramos mover. Esto se explica porque su masa es muy grande y como la aceleración que provoca una fuerza es inversamente proporcional a la masa, la aceleración será pequeña.

A partir de esta tercera ley, Newton dedujo la conservación del momento lineal de la siguiente forma:

Segunda ley de Newton

Una vez definido el marco en el cual trabajan las leyes de Newton, pasaremos a la segunda ley de Newton o ley fundamental de la dinámica.

Según escribió Newton en sus Principia:
"Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundari lineam rectam qua vis illa imprimitur"

Que sería como: "El cambio de momento en un cuerpo es proporcional al impulso ejercido sobre el cuerpo, y ocurre a lo largo de la línea recta sobre la cual el impulso es ejercido"

Lo que indica esta expresión es muy simple, pero veamos unas aclaraciones antes. Se denomina momento al producto de la masa por la velocidad de un objeto (Newton lo llamó cantidad de movimiento). Lo que nos ha dicho Newton es que la variación de momento es proporcional a la fuerza ejercida y eso se expresa

Si lo aplicamos a sistemas en los cuales la masa es constante tenemos
si vemos que la derivada de la velocidad con respecto del tiempo lo que nos indica es el cambio de la velocidad, tenemos algo que nos es familiar, la aceleración. Teniendo esto en cuenta llegamos a la fórmula conocida
Como vemos la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del objeto.

Ahora podemos volver a la primera ley, si un objeto no cambia su velocidad, su aceleración será igual a cero, y por tanto tenemos Lo que nos lleva a la primera ley, es decir, si no hay ningún cambio en la velocidad la fuerza neta total es cero.

Primera ley de Newton

Empezaremos por las leyes de Newton. Éstas son tres. La primera es la llamada Ley de Inercia.
Newton escribió en sus Philosophiae Naturalis Principia Mathematica:
"Lex 1: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare"
Que podría traducirse como : "Un cuerpo persevera en su estado de estar en reposo o en movimiento uniforme hacia delante, excepto si es obligado a cambiar su estado por una fuerza aplicada"

Todo esto se puede explicar de manera más sencilla. Newton en su primera ley lo que quería significar es que si un cuerpo está en reposo o en movimiento con velocidad constante seguirá en ese estado hasta que se le aplique una fuerza. Resumiendo, si no hay fuerza no hay cambio de velocidad, es decir, no hay aceleración.

Ahora bien hay que especificar que esta ley también es válida para aquellos cuerpos en los que se apliquen fuerzas. La única condición que se pide es que la suma vectorial de dichas fuerzas sea cero. Es decir, un cuerpo en el que se aplican fuerzas cuya suma vectorial es cero, estará en reposo o en movimiento con velocidad constante.

En realidad esta ley se había estudiado antes y se sabe que Galileo la conocía. De hecho esta primera ley tiene como objetivo situar las demás leyes en un marco muy determinado.

Aunque con la formulación no lo parezca la primera ley de Newton describe el marco en el cual sus leyes tienen sentido. Newton se dio cuenta que se puede seleccionar un conjunto de sistemas de referencia, a los que se les llama sistemas de referencia inercial, en los que se observa que una partícula se mueve sin cambiar su velocidad si no actúa una fuerza sobre ella.

Por tanto la Ley de la Inercia nos introduce en los sistemas de referencia inerciales y nos dice que son el marco adecuado para que las demás leyes tengan sentido.

Esto es así porque si vemos un sistema de referencia no inercial, es decir, con aceleración, vemos que aparecen para los observadores dentro de ese sistema unas fuerzas que no se pueden explicar, sin embargo para un observador exterior no existen tales fuerzas sino que todo es producto de la aceleración del sistema de referencia.

Hasta aquí con la primera ley de Newton. Seguiremos con la segunda en otra entrada.

Presentación

Ésta es mi primera entrada en este blog. De hecho es la primera vez que escribo en un blog. De ahora en adelante me gustaría tocar temas de ciencia, en general, y de la física, en particular. Lo intentaré hacer del modo más divulgativo posible, pues no es cuestión de meterse en camisas de once varas. Mi principal propósito es transmitir un mundo aparentemente complejo, a todo aquel que le interese o a aquel que siempre diga "La física es muy difícil", pues además de regir nuestro universo, es una de las ramas de la ciencia más bonitas que existen.
Bueno sin más dilación, os dejo hasta la siguiente entrada.

Saludos.