Las leyes del movimiento de Sir Isaac Newton explican la relación entre un objeto físico y las fuerzas que actúan sobre él. Comprender esta información nos proporciona las bases de la física moderna.
Leyes del movimiento de Newton?
- Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento permanece en movimiento a velocidad constante y en línea recta a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada.
- La aceleración de un objeto depende de la masa del objeto y de la cantidad de fuerza aplicada.
- Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primero.
Sir Isaac Newton trabajó en diversas áreas de las matemáticas y la física. Desarrolló las teorías de la gravitación en 1666, con tan solo 23 años.
En 1686, presentó sus tres leyes del movimiento en los «Principia Mathematica Philosophiae Naturalis».
Al desarrollar sus tres leyes del movimiento, Newton revolucionó la ciencia.
Las leyes de Newton, junto con las de Kepler, explicaron por qué los planetas se mueven en órbitas elípticas en lugar de circulares.
Primera ley de Newton: inercia
Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento permanece en movimiento a velocidad constante y en línea recta a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada.
La primera ley de Newton establece que todo objeto permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que la acción de una fuerza externa lo obligue a cambiar de estado.
Esta tendencia a resistirse a los cambios en un estado de movimiento se denomina inercia .
Si todas las fuerzas externas se cancelan entre sí, no existe una fuerza neta que actúe sobre el objeto.
Si no existe una fuerza neta que actúe sobre el objeto, este mantendrá una velocidad constante.
Ejemplos de inercia que involucran aerodinámica:
- El movimiento de un avión cuando un piloto cambia la configuración del acelerador de un motor.
- El movimiento de una pelota cayendo a través de la atmósfera.
- Un modelo de cohete siendo lanzado a la atmósfera.
- El movimiento de una cometa cuando cambia el viento.
Segunda ley de Newton: Fuerza
La aceleración de un objeto depende de la masa del objeto y de la cantidad de fuerza aplicada.
Su segunda ley define una fuerza como igual al cambio en el momento (masa por velocidad) por cada cambio en el tiempo.
El momento se define como la masa m de un objeto multiplicada por su velocidad V.
Let us assume that we have an airplane at a point "0" defined by its location X0 and time t0.
The airplane has a mass m0 and travels at velocity V0. An external force F to the airplane shown above moves it to point "1". The airplane’s new location is X1 and time t1.
The mass and velocity of the airplane change during the flight to values m1 and V1. Newton’s second law can help us determine the new values of V1 and m1, if we know how big the force F is. Let us just take the difference between the conditions at point "1" and the conditions at point "0".
F=m1⋅V1–m0⋅V0t1–t0
Newton’s second law talks about changes in momentum (m V). So, at this point, we can’t separate out how much the mass changed and how much the velocity changed. We only know how much product (m V) changed.
Let us assume that the mass stays at a constant value equal to m. This assumption is rather good for an airplane because the only change in mass would be for the fuel burned between point "1" and point "0". The weight of the fuel is probably small relative to the weight of the rest of the airplane, especially if we only look at small changes in time. If we were discussing the flight of a baseball, then certainly the mass remains a constant. But if we were discussing the flight of a bottle rocket, then the mass does not remain a constant and we can only look at changes in momentum. For a constant mass m, Newton’s second law looks like:
F=m⋅(V1–V0)t1–t0
The change in velocity divided by the change in time is the definition of the acceleration a. The second law then reduces to the more familiar product of a mass and an acceleration:
F=m⋅a
Remember that this relation is only good for objects that have a constant mass. This equation tells us that an object subjected to an external force will accelerate and that the amount of the acceleration is proportional to the size of the force. The amount of acceleration is also inversely proportional to the mass of the object; for equal forces, a heavier object will experience less acceleration than a lighter object. Considering the momentum equation, a force causes a change in velocity; and likewise, a change in velocity generates a force. The equation works both ways.
La velocidad, la fuerza, la aceleración y el momento tienen una magnitud y una dirección asociadas. Los científicos y matemáticos lo llaman magnitud vectorial. Las ecuaciones que se muestran aquí son, en realidad, ecuaciones vectoriales y pueden aplicarse en cada una de las direcciones que las componen. Solo hemos analizado una dirección y, en general, un objeto se mueve en las tres direcciones (arriba-abajo, izquierda-derecha, adelante-atrás).
Ejemplo de fuerza que involucra aerodinámica:
- El movimiento de una aeronave resulta de las fuerzas aerodinámicas, el peso de la aeronave y el empuje.
Tercera ley de Newton: acción y reacción
Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primero.
Su tercera ley establece que por cada acción (fuerza) en la naturaleza existe una reacción igual y opuesta . Si el objeto A ejerce una fuerza sobre el objeto B, el objeto B también ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el objeto A. En otras palabras, las fuerzas resultan de interacciones.
Ejemplos de acción y reacción que involucran aerodinámica:
- El movimiento de sustentación de un perfil aerodinámico hace que el aire se desvíe hacia abajo por la acción del perfil aerodinámico y, como reacción, el ala es empujada hacia arriba.
- El movimiento de una pelota giratoria, el aire se desvía hacia un lado y la pelota reacciona moviéndose en la dirección opuesta.
- El movimiento de un motor a reacción produce empuje y los gases de escape calientes fluyen por la parte trasera del motor, y se produce una fuerza de empuje en la dirección opuesta.
NO SE DEBE SER DÉBIL, SI SE QUIERE SER LIBRE