En mecánica, el movimiento es un fenómeno físico
que se define como todo cambio de posición en el espacio que experimentan los
cuerpos de un sistema con respecto a ellos mismos o a otro cuerpo que se toma
como referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.
La descripción y estudio del movimiento de un cuerpo
exige determinar su posición en el espacio en función del tiempo. Para ello es
necesario un sistema de referencia o referencial.
Leyes de Newton
Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes
del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se
explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en
particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los
conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.
En tanto que constituyen los cimientos no sólo de la
dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen
ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton
afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos;
ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La
demostración de su validez radica en sus predicciones y la validez de esas
predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos
siglos.
Los estudios que el realizó se pueden definir con las
siguientes tres leyes que postuló:
Primera ley de Newton o Ley de la inercia
La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica
de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una
fuerza. Newton expone que:
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o
movimiento uniforme rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado
por fuerzas impresas sobre él.
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
cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, 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 esta a la fricción.
En consecuencia, un cuerpo 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.
Segunda ley de Newton o Ley de fuerza
La segunda ley del movimiento de Newton dice:
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 qué ocurre si sobre un cuerpo en
movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la
fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o
dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento
de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la
dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones
en los cuerpos.
Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto,
esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente,
la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un
objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio
en el momento del objeto.
Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción
La Tercera ley de Newton afirma:
Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y
contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y
dirigidas en sentido opuesto.
La tercera ley es completamente original de Newton (pues
las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke
y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo.
Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza
de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que
la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta,
siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en sentido.
Es importante observar que este principio de acción y
reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo,
produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo
demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto
con las anteriores leyes, ésta permite enunciar los principios de conservación
del momento lineal y del momento angular.
CUESTIONARIO
EL MOVIMIENTO
Vamos a conocer todo lo relativo a los movimientos:
posición, trayectoria, velocidad y aceleración. ¡Empecemos!
Pregunta: (1)
¿Cómo calculamos la velocidad media?
A) Dividiendo
el espacio recorrido entre el tiempo que hemos tardado en recorrerlo.
B) Multiplicando el espacio recorrido por el tiempo
que hemos tardado en recorrerlo.
C) Sumando el espacio recorrido más el tiempo que
hemos tardado en recorrerlo.
Pregunta: (2)
¿Es el vuelo de un avión un ejemplo de
movimiento rectilíneo uniforme?
A) Sí, lo es.
B) No, lo es.
Pregunta: (3)
¿Qué definición es aplicable a aceleración
tangencial?
A) Mide lo que
varía la dirección del vector velocidad por unidad de tiempo.
B) Mide lo que varía el módulo de la velocidad por
unidad de tiempo.
C) Ninguna de las dos.
Pregunta: (4)
¿Qué definición se corresponde con movimiento
rectilíneo uniformemente acelerado?
A) Es un movimiento cuya trayectoria es una línea
recta y el móvil siempre va en el mismo sentido y con el mismo valor de
velocidad.
B) Es aquel en el que el módulo de la velocidad de
giro es constante.
C) Es un movimiento cuya trayectoria es una línea
recta y cuya aceleración es constante.
Pregunta: (5)
Según la forma de su trayectoria, ¿qué tipo de
movimiento es curvilíneo?
A) Un ascensor que sube de la planta 1 a la 4.
B) El vuelo de una mosca.
C) La caída.
RESPUESTAS
1) A
2) A
3) B
4) C
5) B
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