FUERZA Y LEYES DE MOVIMIENTO.

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una fuerza dada. La masa se considera una medida cuantitativa de la resistencia de un cuerpo a la aceleración producida por una fuerza dada. La primera ley esta contenida en la segunda, estableciendo que ΣF=0, por ello a=0. Si la fuerza resultante sobre un cuerpo es cero, la aceleración del cuerpo es cero y el cuerpo se mueve a velocidad constante : por ello ambas son necesarias para un sistema de mecánica completo. Si ΣFx=max, ΣFy=may, y ΣFz= maz. En relación a las componentes x, y, z de la fuerza resultante y con las mismas componentes de su aceleración para la masa m (todas las ΣF son la suma algebraica de su misma componente x, y, z (que actúa sobre la masa) según el caso). El diagrama para su mejor manejo se le llama diagrama del cuerpo libre.

Fuerza normal: [pic] se define como la fuerza de igual magnitud y dirección, pero diferente sentido, que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la superficie. De acuerdo con La tercera ley de Newton: Principio de Acción y Reacción, la superficie debe ejercer sobre el cuerpo una fuerza de la misma magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Las fuerzas debido al contacto son siempre perpendiculares (o normales) a la superficie de contacto.

En general, la magnitud de la fuerza normal es la proyección del peso del cuerpo, [pic], sobre la superficie, de esta manera, el vector de la fuerza normal se encuentra multiplicando la masa por g, la gravedad, de manera que:

Fn = mg

La primera ley de newton o ley de la inercia

La culminación de la nueva ciencia de la mecánica y de la revolución científica está representada por la obra de Isaac Newton (1642-1727). Él justificó plenamente la confianza de Galileo y de Kepler en la estructura matemática de la Naturaleza. En efecto, sus "Philosophiae naturalis principia matemática" (1687) o sencillamente "Principia", constituyeron la cumbre del esfuerzo científico del siglo XVII por experimentar y por sujetar los fenómenos de la naturaleza a las leyes de las matemáticas, al mismo tiempo que fueron la culminación de su reacción contra la tradición y de su búsqueda de elementos conceptuales nuevos. Al cultivar las matemáticas hasta donde se relacionan con la filosofía, como él mismo afirmaba, estaba sentando en principios de física matemática que han sido valiosos hasta mediados del siglo XIX.

Los "Principia" comienzan con definiciones y axiomas o leyes del movimiento, que constituyen el primer código de la ciencia de la mecánica: masa, cantidad de movimiento, inercia, fuerza impresa y fuerza centrípeta. La noción de masa aparece bajo la expresión "cantidad de materia"; la cantidad de movimiento se define por el producto de la masa por la velocidad. Newton se ocupa de las distintas fuerzas y establece, para corregir los principios de Descartes, que al utilizar los conceptos de tiempo, de espacio, de lugar y de movimiento es preciso que se distinga en ellos lo absoluto de lo relativo, lo verdadero de lo aparente, lo matemático de lo vulgar y, de ese modo, al lado del tiempo absoluto, Newton introduce el concepto de tiempo relativo, y de igual manera opera con el resto de los conceptos de espacio y movimiento. La primera ley del movimiento enunciada por Newton y cuya paternidad corresponde a Galileo es la ley de inercia, según la cual todo cuerpo persevera en el estado de reposo o de movimiento uniforme en que se encuentre, a menos que una fuerza lo obligue a cambiar de estado. La segunda ley del movimiento, originaria también de Galileo, establece que los cambios que ocurren en la cantidad de movimiento son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta fuerza. La tercera ley, que pertenece en todo a Newton, establece que a cada acción se opone siempre una reacción igual, que las acciones mutuas de dos cuerpos, uno sobre otro, son siempre iguales y opuestas.

Con la ayuda de esos conceptos y de esas leyes Newton se ocupa en los dos primeros libros de los Principia de la teoría general de la dinámica y de las matemáticas que se necesitan para desarrollarla. De ese modo, Newton integra por vez primera el movimiento de los cuerpos celestes en una dinámica precisa, plantea los teoremas sobre la atracción de esferas, trata el problema del movimiento de un cuerpo en un medio resistente, esboza teorías acerca de la resistencia de los fluidos, estudia la velocidad de propagación de las ondas adelantándose así a Laplace, distingue los distintos conceptos de fluido y demuestra cómo la trayectoria parabólica de los proyectiles de Galileo es un caso especial del funcionamiento de una fuerza constante para, más adelante, hacer extensiva esta idea a las proposiciones ópticas referentes al movimiento de una partícula de luz.

* La primera ley de Newton o ley de la inercia

"Todo cuerpo preservará en sus estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado"

En esta ley, Newton afirma que un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas extrañas (o las que actúan se anulan entre sí) permanecerá en reposo o moviéndose a velocidad constante.

Esta idea, que ya había sido enunciada por Descartes y Galileo, suponía romper con la física aristotélica, según la cual un cuerpo sólo se mantenía en movimiento mientras actuara una fuerza sobre él.

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. En otras palabras dice que si sobre un cuerpo no actua ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). 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 actua ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

La segunda ley de newton; la relación entre masa y la aceleración que recibe un cuerpo

* La segunda ley de Newton o ley de la interacción y la fuerza

"El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime"

Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Según Newton estas modificaciones sólo tienen lugar si se produce una interacción