UNIVERSIDAD TÉCNICA DE BABAHOYO
FACULTAD DE CIENCIAS
AGROPECUARIAS
CARRERA DE: ING.:
AGROPECUARIA
TEMA: PRIMERA LEY DE NEWTON.
ASIGNATURA: FÌSICA
NOMBRE DOCENTE: CARLOS
ARTURO CASTRO ARTEAGA
NOMINA DE ESTUDIANTE:
HENRY PALACIOS BRIONES
Primera ley de Newton o ley de inercia
La primera ley del movimiento rebate
la idea aristotélica de que un cuerpo solo puede mantenerse en movimiento si se
le aplica una fuerza. Newton
expone que:
Esta ley
postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado
inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se
aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuya resultante no sea nula. Newton
toma en consideración, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos
constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva,
algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el
movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía
sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como tal a la fricción.
En consecuencia,
un cuerpo que se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme implica
que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma, un objeto en
movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él.
En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por
lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.
Newton retomó la ley de la inercia de Galileo: la
tendencia de un objeto en movimiento a continuar moviéndose en una línea recta,
a menos que sufra la influencia de algo que le
desvíe de su camino. Newton supuso que si la Luna no salía disparada en
línea recta, según una línea tangencial a su órbita, se debía a la presencia de
otra fuerza que la empujaba en dirección a la Tierra, y que desviaba
constantemente su camino convirtiéndolo en un círculo. Newton llamó a esta
fuerza gravedad y creyó que actuaba a distancia. No hay nada que conecte
físicamente la Tierra y
la Luna y sin
embargo la Tierra está constantemente tirando de la Luna hacia nosotros. Newton
se sirvió de la tercera ley de Kepler y dedujo matemáticamente la
naturaleza de la fuerza de la gravedad. Demostró que la misma fuerza que hacía
caer una manzana sobre la Tierra mantenía a la Luna en su órbita.
La primera
ley de Newton establece la equivalencia entre el estado de reposo y de
movimiento rectilíneo uniforme. Supongamos un sistema de referencia S y otro S´ que se desplaza respecto del
primero a una velocidad constante. Si sobre una partícula en reposo en el
sistema S´ no actúa una
fuerza neta, su estado de movimiento no cambiará y permanecerá en reposo
respecto del sistema S´ y
con movimiento rectilíneo uniforme respecto del sistema S. La primera ley de Newton se
satisface en ambos sistemas de referencia. A estos sistemas en los que se satisfacen
las leyes de Newton se les da el nombre de sistemas de referencia inerciales.
Ningún sistema de referencia inercial tiene preferencia sobre otro sistema inercial, son
equivalentes: este concepto constituye el principio de relatividad de Galileo o
newtoniano.
El enunciado
fundamental que podemos extraer de la ley de Newton es que
Esta
expresión es una ecuación vectorial, ya que las fuerzas llevan dirección y
sentido. Por otra parte, cabe destacar que la variación con la que varía la
velocidad corresponde a la aceleración.
Sistemas de referencia inerciales
Artículo principal: Sistema de referencia inercial
La primera
ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos
como sistemas de referencia inerciales, que son
aquellos desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna
fuerza neta se mueve con velocidad constante.
Un sistema
de referencia con aceleración (y la aceleración normal de un sistema rotatorio
se incluye en esta definición) no es un sistema inercial, y la observación de
una partícula en reposo en el propio sistema no satisfará las leyes de Newton
(puesto que se observará aceleración sin la presencia de fuerza neta alguna).
Se denominan sistemas de referencia no inerciales.
Por ejemplo
considérese una plataforma girando con velocidad constante, ω, en la que un
objeto está atado al eje de giro mediante una cuerda, y supongamos dos
observadores, uno inercial externo a la plataforma y otro no inercial situado
sobre ella.
·
Observador
inercial: desde su punto de vista el bloque se mueve en círculo con velocidad v y está acelerado hacia el centro de la plataforma con
una aceleración centrípeta . Esta
aceleración es consecuencia de la fuerza ejercida por la tensión de la cuerda.
Observador
inercial: desde su punto de vista el bloque se mueve en círculo con velocidad v y está acelerado hacia el centro de la plataforma con
una aceleración centrípeta . Esta
aceleración es consecuencia de la fuerza ejercida por la tensión de la cuerda.
·
Observador
no inercial: para el observador que gira con la plataforma el
objeto está en reposo, a =
0. Es decir, observa una fuerza ficticia que contrarresta la tensión para que
no haya aceleración centrípeta. Esa fuerza debe ser . Este
observador siente la fuerza como si fuera perfectamente real, aunque solo sea
la consecuencia de la aceleración del sistema de referencia en que se
encuentra.
En realidad,
es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, ya que siempre hay
algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos; no obstante, 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, la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial, ya que a
pesar de contar con una aceleración traslacional y otra rotacional, ambas son
del orden de 0.01 m/s² y, en consecuencia, podemos considerar que un sistema de
referencia de un observador en la superficie terrestre es un sistema de
referencia inercial.
Aplicación de la primera ley de
Newton
Se puede
considerar como ejemplo ilustrativo de esta primera ley una bola atada a una
cuerda, de modo que la bola gira siguiendo una trayectoria circular. Debido a
la fuerza centrípeta de la cuerda (tensión), la masa sigue la trayectoria
circular, pero si en algún momento la cuerda se rompiese, la bola tomaría una
trayectoria rectilínea en la dirección de la velocidad que tenía la bola en el
instante de rotura.
Tras la
rotura, la fuerza neta ejercida sobre la bola es 0, por lo que experimentará,
como resultado de un estado de reposo, un movimiento rectilíneo uniforme.
