LINEA DE TIEMPO NEUROPSICOLOGIA

Segunda ley de Newton o Ley de fuerza

La segunda ley del movimiento de Newton dice que:

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.7

En las palabras originales de Newton:

Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressæ, & fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.6

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 el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, 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.

En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:

{\mathbf {F}}_{{{\text{net}}}}={{\mathrm {d}}{\mathbf {p}} \over {\mathrm {d}}t}

Donde:

{\mathbf {p}} es el momento lineal

{\mathbf {F}}_{{{\text{net}}}} la fuerza total o fuerza resultante.

Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz8 la ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera:

Sabemos que {\mathbf {p}} es el momento lineal, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.

{\mathbf {F}}_{{{\text{net}}}}={{\mathrm {d}}(m{\mathbf {v}}) \over {\mathrm {d}}t}

Consideramos a la masa constante y podemos escribir {{\mathrm {d}}{\mathbf {v}} \over {\mathrm {d}}t}={\mathbf {a}} aplicando estas modificaciones a la ecuación anterior:

{\mathbf {F}}=m{\mathbf {a}}

La fuerza es el producto de la masa por la aceleración, que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuación anterior obtenemos que m es la relación que existe entre {\mathbf {F}} y {\mathbf {a}}. Es decir la relación que hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleración obtenida. Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleración (una gran masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.

Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.

De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido.

La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).

Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.

La Segunda Ley de Newton, también conocida como Ley Fundamental de la Dinámica, es la que determina una relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento o momento lineal de un cuerpo. Dicho de otra forma, la fuerza es directamente proporcional a la masa y a la aceleración de un cuerpo.

Cuando Newton unificó la fuerza de gravedad terrestre, incluida en su segunda ley o Ley de Fuerza, con la fuerza de gravedad de las órbitas planetarias en su Ley de Gravitación Universal tenía sentido el principio de igualdad entre masa inercial y masa gravitatoria citado, pues así lo indicaban todos los experimentos científicos y fenómenos naturales.

Fuerza / masa = aceleración

F = m a Fuerza / masa = aceleración

Además, la Física Clásica de Newton asumía que una fuerza constante podría acelerar una masa hasta el infinito.

La Segunda Ley de Newton ha sido modificada por la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein al recoger el fenómeno de aumento de la masa de un cuerpo con la velocidad y, posteriormente, por la Relatividad General al introducir perturbaciones del espacio-tiempo. Una fuerza constante ya no podrá acelerar una masa hasta el infinito; no obstante la relación de proporcionalidad entre masa y fuerza que provoca la aceleración se sigue manteniendo para la masa en un instante concreto.

El primer experimento que confirmaba la masa relativista fue el descubrimiento por Bücherer en 1908 de que la relación de la carga del electrón y su masa (e / m) era menor para electrones rápidos que para los lentos. Posteriormente, incontables experimentos confirman los resultados y fórmulas físicas anteriores.

La masa y la energía se convierten así en dos manifestaciones de la misma cosa. Los principios de conservación de la masa y de la energía de la mecánica clásica pasan a configurar el principio de conservación de la energía-masa relativista más general.

Sin embargo, la Teoría de la Relatividad de Einstein sigue sin decirnos qué es esa cosa que se manifiesta como masa o como energía. Por ello, la idea de incontables experimentos que confirman dicha teoría es un poco aventurada, una cosa es que matemáticamente cuadren algunos resultados y otra que la realidad física subyacente sea la propugnada por la Mecánica Relativista.

Por el contrario, la Mecánica Global explica la fuerza de la gravedad como el efecto de la tensión de la curvatura longitudinal de la estructura reticular de la materia o globina, para no confundirla con la materia normal. También explica en qué consiste la energía electromagnética y cómo se forma la masa, es decir, ha unificado la gravedad, la energía y la masa.

Por supuesto, como se verá más adelante, a la nueva teoría alternativa también le cuadran los mismos experimentos y resultados con idéntica precisión que los de la Mecánica Relativista de Einstein. Además a la Teoría de la Equivalencia Global le encajan otros aspectos derivados de la no existencia de las típicas singularidades relativistas y de la compatibilidad entre la teoría del átomo, la dinámica de la escala humana normal y la Astrofísica correspondientes al modelo físico de la Mecánica Global.

Como se ha comentado, el principio de igualdad entre masa inercial y masa gravitatoria permite encuadrar en la Ley Fundamental de la Dinámica a la fuerza de gravedad de los planetas. La Física Relativista de Einstein mantiene dicho principio, pero se ve obligada a alterar el espacio y el tiempo para cuadrar pequeñas diferencias observadas en la órbita de Mercurio y de los planetas en general.

En la nueva perspectiva de la Teoría de la Equivalencia Global dicho principio deja de ser necesario; pues con la definición y caracterización de la masa física, el movimiento de la masa sigue las mismas reglas en la estructura reticular de la materia o globina, con independencia del origen de las fuerzas. Además de la variación de la masa física con la velocidad, la Ley de la Gravedad Global introduce la variación de la fuerza gravitacional con la velocidad para un mismo punto de la globina.

En el nuevo modelo de la Dinámica Global, la Segunda Ley de Newton, Ley de Fuerza o Ley Fundamental de la Dinámica se sigue cumpliendo en cuanto a la proporcionalidad entre fuerza, masa y aceleración.

Cuando la velocidad empieza a ser relevante respecto a la velocidad de la luz, el aumento de masa física se debe al propio mecanismo de conversión entre la fuerza aplicada, provenga de la energía gravitacional o no, y energía cinética. Ahora bien; el incremento de masa se verá compensado con un incremento de la atracción gravitacional, como en el caso de las órbitas de los planetas, por lo que este efecto no provocará la precesión anómala del perihelio de Mercurio.

En otras palabras, de las dos componentes de la atractis causa, la debida a la tensión de la curvatura longitudinal de la globina y la debida a la velocidad de los cuerpos con masa respecto a la globina, solo la segunda será la responsable de la variación adicional de

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