Leyes de Newton

Isaac Newton, también conocido como el creador de las famosas leyes de Newton, nació un 24 de diciembre de 1642 en Lincolnshire, Inglaterra. Fue hijo de un grajero exitoso muy reconocido en el pueblo, que falleció a los tres meses después de la llegada de Isaac.

Sin embargo contó con una niñez bastante normal, donde a los doce años inició los estudios en un Instituto de enseñanza secundaria para capacitarse en la admisión universitaria, en donde se educó en el idioma latín.

Pero a mitad de sus diecisiete años de edad decide volver a su hogar para hacerse cargo de los negocios de la granja, no obstante no le va muy bien con esa ocupación.

Esto se debía a que el fundador de las leyes de newton, encontraba gran entretenimiento en pasar horas entre libros y aparatos mecánicos.

Por suerte, con ayuda de su tutor y tío, lograron convencer a la madre de newton para que lo mandara a los diecinueve años a la universidad. De modo que a los meses después ingresa para estudiar en el Trinity College de la Universidad de Cambridge.

A pesar de que la universidad era bastante conservadora y desarrollaba la mayoría de los estudios en las ideas aristotélicas, Newton empezaría a indagar en el nuevo mundo intelectual del siglo XVII, para encontrarse con las ideas de filósofos como Hobbes y Descartes, entre otros.

Así como a las obras científicas de Kepler, Galileo, Gassendi y Descartes. Lo cual despertó una gran pasión por las matemáticas, que aprendería por sí solo.

En 1665 le otorgan el Bachelor of Arts que lo posicionan en Scholar del Trinity College

Un resultado que lo direccionará a investigar más por sus intereses del conocimiento, sobre todo en las matemáticas.

No obstante por desgracia, llega una invasora plaga a Cambridge que forzó a la universidad a cerrar y por ende, Newton vuelve a su pueblo natal.

A pesar de ello, los siguientes dos años no fueron desperdiciados pues el joven investigó y experimentó de tal manera, que aunque no lo supiera, estaba desarrollando las bases de sus futuros trabajos en matemáticas, óptica y mecánica celeste.

La plaga no perduró mucho por lo que en 1667 la universidad abre sus puertas otra vez y así Newton regresa a estudiar a Cambridge.

Algo cambió en ese tiempo de descanso ya que apenas empezó, de manera rápida, es seleccionado como fellow del Trinity Collage y luego de dos años después, obtendría el lugar de Lucasian Proffesor en matemáticas.

Entre las prácticas que más profundizó por la década de 1670

Destacaron la alquimia, el análisis bíblico y las incógnitas teológicas, el estudio de los tratados mágicos y la óptica. El último punto mencionado, lo acarreo a confeccionar el primer telescopio de reflexión.

Para que en la siguiente década naciera la idea, promovida por Edmund Halley, de escribir una recopilación de todos sus planteamientos en física y matemáticas.

De modo que esto provocaría la creación de la obra maestra titulada los Philosophiae naturalis principia mathematica o Principios matemáticos de filosofía natural.

Terminando el siglo XVII, el autor de la leyes de Newton padecería de constantes crisis mentales por el gran exceso de trabajo que le provocaron sus teorías, sin embargo muchos atribuyeron estos episodios a la contaminación por mercurios por sus prácticas alquímicas.

Entonces para mediados de 1696, Newton decide irse de Cambridge para residir en Londres, para aceptar el puesto de Warden of Mint.

Cabe destacar que en sus últimos 30 años de vida los pasaría siendo investigador muy popular y con mucho poder, a pesar de aislarse en la soledad.

• 1703, después de la muerte de su gran rival Robert Hooke, le dan el puesto como presidente de la Real Sociedad, pues ya de por si tenía un gran peso como figura política, y lo que le dio la oportunidad de dar a conocer su obra y fortalece su imagen en el país.
• 1704 divulgo su obra óptica que de inmediato se volvió muy reconocido por todos, de modo que al año la Reina Ana le concedería el título de caballero.
• 1727 con 85 años de edad, Newton murió en Kensington como una figura histórica de la época. Por ello, fue enterrado en la Abadía de Westminster, primer honor recibido por algún científico en ese tiempo.

¿Qué son las leyes de newton?

Las leyes de Newton, también llamadas como las leyes del movimiento de Newton, son los tres fundamentos principales que rigen la explicación de casi todos los problemas dinámicos, sobre todo aquellos afines al movimiento de los cuerpos en el espacio.

Estos principios crearon toda una revolución a la perspectiva que se tenía de la física pues configuró totalmente los conceptos básicos que se tenían de esta ciencia en general y con respecto de la disposición de los cuerpos en el universo.

A pesar de que los enunciados resultan un tanto evidente para aplicar un experimento de demostración para algunos, Newton confirmó que sus principios fueron basados en observaciones y experimentos cuantitativos.

La demostración de su validez fueron dadas por sus predicciones, que fueron verificadas en todos y cada uno de las ocasiones durante más de dos siglos.

En realidad, la importancia de las leyes de Newton se da por las siguientes razones:

• Estas forman parte conjunto a la transformación de Galileo, el verdadero origen de la mecánica clásica en la física.
• Al crear una unión de las leyes de Newton con la ley de la gravitación universal, se puede explicar y conocer detalladamente las leyes de Kepler, que tratan el movimiento planetario.

De modo que, las leyes de Newton abren una amplia puerta para demostrar no solos el movimiento de los astros, sino también el funcionamiento de las máquinas y hasta por ejemplo, el movimiento de los proyectiles artificiales fabricados por el ser humano.

En su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, el primer concepto del que se habla es acerca de la masa como cantidad de masa, que identifica la importancia de esta unidad permite desprenderse de toda propiedad que no sea física cuando se trata la dinámica de los cuerpos.

La masa es considerada como la cantidad de materia de la que está compuesto un cuerpo.

Por otro lado, definen el movimiento como el desplazamiento de determinado cuerpo que existe en un espacio con referencia a otro cuerpo. Por lo tanto, el movimiento es relativo pues depende de la perspectiva que tenga cada observador.

Mientras que la fuerza, se puntualiza como la acción de un cuerpo sobre otro que le adjudica en efecto un movimiento.

Además de contar con otra propiedad llamada aceleración que, se crea por la fuerza desequilibrada que incide sobre un cuerpo.

Cabe agregar, que este último depende de dos circunstancias: La fuerza neta que ejerce sobre él,  la masa del cuerpo, y del fundamento de la segunda ley de Newton que manifiesta como la fuerza, la masa dependen y se ve alterada por la aceleración.

Cantidad de Movimiento en las leyes de Newton

Aquí Newton plantea que la cantidad de movimiento o movimiento lineal se da por la relación que se obtiene producto de la masa  la velocidad.

Primera ley de Newton o Ley de la inercia

Planteada como la primera ley del movimiento que discute la idea aristotélica que argumenta que un cuerpo solo puede estar en movimiento si se le aplica una fuerza.

A la cual Newton expuso que: Todo cuerpo se mantendrá en estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que ocurra algo que modifique su estado por fuerzas ejercidas sobre él.

De manera que esta le postula que un cuerpo no puede cambiar por sí mismo, sea que se encuentre en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a no ser que se le aplique una fuerza.

A lo que Newton agregó que estos cuerpos que están en movimiento, sufren continuamente de fuerzas de roce o de fricción, que le atribuye frenar de forma progresiva.

Una visión novedosa y muy distinta a lo que antes se conocía pues se consideraba que el movimiento o detención de un cuerpo era solamente porque se aplicaba una fuerza sobre ellos, pero nunca considerándola como fricción.

Por consiguiente, se determinó que en un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme no existe ninguna fuerza externa neta, o en otras palabras, un objeto en movimiento se detiene de manera natural si no se acciona una fuerza sobre él.

Para el caso donde los cuerpos se encuentren en reposo, se deduce que la velocidad es cero por lo que si llega a cambiar es debido a que se ha ejercido una fuerza sobre este cuerpo.

Segunda ley de Newton o Ley de fuerza

Creada por Newton manifiesta que el cambio del movimiento lineal es proporcional a la fuerza motriz marcada, y que se da de acuerdo a la línea recta a lo largo de la cual esa fuerza se imprime.

Esta ley sucede si sobre un cuerpo en movimiento interviene una fuerza neta, por lo que esta fuerza cambia el estado de movimiento y así modificando la velocidad en medida o dirección.

Por lo que los cambios en el movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y adjudicándose a su dirección.

La expresión matemática de esta ley se enuncia de la siguiente manera:

Donde P  es la cantidad de movimiento y F la fuerza total. Mientras que también se enfoca bajo la hipótesis de constancia de la masa, se puede estructurar como:

La ecuación fundamental de la dinámica es, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su masa de inercia, ya que las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo funcionan para someter su inercia.

Gracias a esto, la masa se determina como una medida de la inercia del cuerpo.

En consecuencia, si el resultado de la fuerza que actúa sobre un parte no es cero, esta parte obtendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y su dirección.

La unidad de fuerza de las leyes de Newton

Con la ecuación fundamental también es posible obtener la definición de la unidad de fuerza o newton, representado con la letra N.

Esto se demuestra pues por ejemplo, si la masa y la aceleración tienen un valor de 1, la fuerza también equivale a 1.

Por ende el néwtones la fuerza que suministrada a una masa de un kilogramo le genera una aceleración de 1, donde tanto la aceleración y la fuerza tienen la misma dirección y sentido.

Aquí la expresión matemática:

Esta ecuación resuelve el antiguo problema de la dinámica para determinar la clase de fuerza que se debe tener para producir movimiento rectilíneo uniforme, circular uniforme o uniformemente acelerado.

En el caso de que un cuerpo actúan varias fuerzas, se debe definir primero el vector sumas de esas fuerzas.

Luego  si se diera la situación donde el objeto cae hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que indicaría una aceleración descendente semejante a la gravedad.

Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción

Plantea que toda acción produce siempre una reacción igual o contraria, es decir, que las acciones que ocurren entre los cuerpos son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

En esto se basa la tercera ley de Newton, original de su creador que señala que cada fuerza aplicada sobre un cuerpo, ejecuta otra fuerza de igual intensidad y dirección pero en sentido contrario al cuerpo.

Para entenderse mejor, las fuerzas localizadas en una misma línea siempre se encontrarán en pares de igual magnitud y opuestas en dirección.

Cabe agregar que estas dos fuerzas no están impuestas a unos mismos cuerpos, por lo que hay diferentes aceleraciones de acuerdo a sus masas que las hacen independientes.

Para concluir es importante mencionar que solo son válidas en los sistemas de referencia inerciales.

Para aplicarla a sistemas no inerciales se debe contar con las fuerzas ficticias que se comportan como tal pero no están generadas directamente por ninguna partícula, sino que son un efecto aparente del sistema de referencia no inercial.