Las tres leyes de Newton son tres principios o enunciados que explican una gran parte de los problemas relacionados al movimiento de ciertos objetos. Es decir, éstas pueden explicar desde el movimiento de los planetas y otros astros, hasta la trayectoria de una simple bola de béisbol. A continuación, veremos detalladamente cada una de ellas.

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Vamos

Primera Ley

La primer ley, también conocida como la ley de inercia, establece que un cuerpo en movimiento se mantiene en movimiento a no ser por fuerzas externas. Es decir, si un cuerpo está en movimiento y no hay un tercero que le intente aplicar una fuerza, este no se detendrá. De manera análoga, un objeto en reposo se mantendrá en reposo si no se le aplica una fuerza ajena.

Esto nos dice, entonces, que cualquier objeto suficientemente cerca del planeta tierra está constantemente recibiendo una fuerza externa. Por ejemplo, la luna que nos orbita. Esto es, si repentinamente la tierra deja de ejercer una fuerza sobre la luna, ésta saldría disparada. Algo similar ocurre en el lanzamiento de martillo, como se puede observar en el siguiente video.

Mientras la bola no sea soltada, no saldrá disparada. Durante todo momento, observamos que la fuerza gravitacional de la tierra no permite que la bola siga en movimiento (es decir, que siga volando al ser soltada).

En términos matemáticos, lo que concluimos de éstas observaciones es que


En palabras, que la suma de las fuerzas aplicadas sobre un objeto son 0 si, y solo si, el objeto no experimenta aceleración.

Segunda Ley

La segunda ley de Newton, también conocida como la ley fundamental de la dinámica, establece que el cambio de momento (en ese entonces Newton usaba la palabra "movimiento") de un objeto es directamente proporcional a la fuerza impresa sobre éste, en la dirección en la cual dicha fuerza ha sido aplicada.
El momento de un objeto es definido como la multiplicación escalar de la masa del objeto por su vector de velocidad. Es decir, si denotamos al momento del objeto como , su masa como y su velocidad como , podemos escribir


De esta manera, la segunda ley de Newton nos dice que la fuerza es la derivada (el cambio) del momento del objeto, por lo que obtenemos


donde denota la aceleración del objeto.
En términos de la posición del objeto, esta misma ecuación puede ser reescrita como


Cabe destacar que cuando actúan varias fuerzas sobre el mismo objeto, la segunda ley de Newton nos habla precisamente de la fuerza resultante, que se define como la suma vectorial de cada fuerza independiente aplicada sobre el objeto. Es decir, si sobre el objeto se aplican fuerzas denotadas por para , entonces


es la fuerza resultante.

Unas aplicaciones de la segunda ley de Newton incluyen el cálculo de la caída libre de un objeto, el movimiento de un péndulo simple o un resorte simple.

Tercera Ley

La tercera ley de Newton, también conocida como el principio de acción y reacción, describe lo que experimentamos si intentamos empujar una pared (con buenos cimientos) con toda la fuerza que poseemos: no logra moverse. Adicionalmente, sentimos como la pared nos aplica una fuerza sobre nuestro cuerpo a pesar de ser nosotros quienes la empuja. Es decir, a cada acción ocurre una reacción contraria. Cuando intentamos empujar la pared, la pared nos empuja de vuelta, con la misma fuerza que aplicamos.

tercera ley de newton persona empujando pared

Esta ley viene de un concepto más fundamental: la conservación de momento. En este contexto, nos dice que si tenemos dos objetos con momentos respectivamente, entonces el momento total del sistema es de . Por la segunda ley de Newton, sabemos que la derivada (la tasa de cambio con respecto al tiempo) del momento es precisamente la fuerza. Entonces,


Suponiendo que no hay más fuerzas involucradas, la tercera ley de Newton nos dice que .

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Jesús Superprof

Licenciado en Matemáticas--> Enseñando matemáticas de una forma sencilla.