FUERZA Y LEYES DE MOVIMIENTO.

INTRODUCCION

Leyes de newton:Las Leyes 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. En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos:

* Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica;

* Por otro, al combinar estas leyes con la Ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

Así, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.[1]

No obstante, la dinámica de Newton, también llamada dinámica clásica, sólo se cumple en los sistemas de referencia inerciales; es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la velocidad de la luz (que no sobrepasen los 300,000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud, fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial, enunciada por Albert Einstein en 1905.

LA IDEA DE FUERZA Y COMO SE CALCULA

La fuerza se puede definir como una magnitud vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles. Suele ser común hablar de la fuerza aplicada sobre un objeto, sin tener en cuenta al otro objeto con el que está interactuando; en este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo, dirección, o sentido de su velocidad), o bien de deformarlo.

El concepto de fuerza fue descrito originalmente por Arquímedes, si bien únicamente en términos estáticos. Galileo Galilei (1564 - 1642) sería el primero en dar una definición dinámica del mismo, opuesta a la de Arquímedes. Se considera que el primero que formuló matemáticamente la moderna definición de fuerza fue Isaac Newton, aunque también usó el término latino vis 'fuerza' para otros conceptos diferentes. Además, Isaac Newton postuló que las fuerzas gravitatorias variaban según la ley de la inversa del cuadrado.

Charles Coulomb fue el primero que comprobó que la interacción entre cargas eléctricas o electrónicas puntuales variaba también según la ley de la inversa del cuadrado (1784).

Henry Cavendish fue el primero que logró medir experimentalmente (1798) la fuerza de la gravedad entre dos masas pequeñas, usando una balanza de torsión, gracias a lo cual pudo encontrarse el valor de la constante de la gravitación universal y, por tanto, pudo calcular la masa de la Tierra. Con el desarrollo de la electrodinámica cuántica a mediados del siglo XX se constató que "fuerza" era una magnitud puramente macroscópica, surgida de la conservación del momento para partículas elementales. Por esa razón las llamadas fuerzas fundamentales suelen denominarse "interacciones fundamentales".

Arquímedes y otros creyeron que el "estado natural" de los objetos materiales en la esfera terrestre era el reposo y que los cuerpos tendían, por sí mismos, hacia ese estado si no se actuaba sobre ellos de ningún modo. De acuerdo con Aristóteles la perseverancia del movimiento requería siempre una causa eficiente (algo que parece concordar con la experiencia cotidiana, donde las fuerzas de fricción nos pasan desapercibidas). De hecho, la primera ley de Newton, que contradice la tesis de Arquímedes, y según la cual un objeto sobre el que no actúa ninguna fuerza permanece en movimiento inalterado, no resulta obvia para la mayoría de personas que la oyen por primera vez

Causas de la aceleración: Centrándonos en el movimiento de un cuerpo en particular, al relacionarse con otros cuerpos su velocidad cambia, lo cual origina la aceleración. Al estudiar estos eventos hemos supuesto que todas las partes del mismo se mueven de la misma manera, lo cual nos hace preocupar en el efecto neto del entorno.

Este problema fue resuelto por los postulados de Isaac Newton y la ley de la gravitación universal. Para lograr complementar este método se hace uso de las leyes de fuerza. La fuerza seria un medio para relacionar al entorno con el movimiento del cuerpo, aplicada en las leyes de movimiento y las leyes de fuerza: ambas constituyen las leyes de la mecánica.

Fuerza: Cotidianamente se le considera un empujón o un jalón, calculada de forma cuantitativa, expresada en términos de aceleración que determinado cuerpo estándar experimenta en respuesta a esa fuerza. Esta es una cantidad vectorial, con magnitud y dirección, y se suman de acuerdo con la ley de la suma de vectores, su unidad es el Newton (N). Para obtenerla disponemos de dos métodos de análisis: a) hallar la aceleración producida por cada fuerza separada, y sumar vectorialmente las aceleraciones resultantes. b) sumar las fuerzas vectorialmente a una sola resultante, y luego hallar la aceleración cuando esa sola fuerza neta se ejerce en el cuerpo.

Segunda ley de Newton: ΣF= ma. ΣF es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, también llamada fuerza resultante o fuerza neta. m es la masa del cuerpo, y a su aceleración vectorial. Percatándonos de la fórmula pernotamos que la aceleración de un cuerpo (en magnitud) es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre el en dirección paralela a esta fuerza. La aceleración para una fuerza dada es inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

Masa: Propiedad de un cuerpo que determina su resistencia a un cambio en su movimiento (en términos de Fuerza). Si concluimos que la aceleración producida por la fuerza es inversamente proporcional a la masa que es acelerada: ósea, la masa de un cuerpo es inversamente proporcional a la aceleración que recibe por la aplicación de

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