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Principios de Newton

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La dinámica es la parte de la física que estudia las relaciones por los movimientos de los cuerpos y las causas que los provocan, en concreto las fuerzas que actúan sobre ellos. La dinámica, desde el punto de vista de la mecánica clásica, es apropiada para el estudio dinámico de sistemas grandes en comparación con los átomos y que se mueven a velocidades mucho menores que las de la luz. Para entender estos fenómenos, el punto de partida es la observación del mundo cotidiano. Si se desea cambiar la posición de un cuerpo en reposo es necesario empujarlo o levantarlo, es decir, ejercer una acción sobre él.

Aparte de estas intuiciones básicas, el problema del movimiento es muy complejo: todos aquellos que se observan en la naturaleza (caída de un objeto en el aire, movimiento de una bicicleta, un coche o un cohete espacial) son complicados. Esto motivó que el conocimiento sobre estos hechos fuera erróneo durante siglos. Aristóteles pensó que el movimiento de un cuerpo se detiene cuando la fuerza que lo empuja deja de actuar. Posteriormente se descubrió que esto no era cierto pero el prestigio de Aristóteles como filósofo y científico hizo que estas ideas perduraran siglos, hasta que científicos como Galileo Galilei o Isaac Newton hicieron avances muy importantes con sus nuevas formulaciones. Sin embargo hubo varios físicos que se aproximaron de manera muy certera a las formulaciones de Newton mucho antes de que este formulara sus leyes del movimiento. Ya en la antigüedad, las observaciones físicas de Aristóteles fueron puestas en duda por filósofos peripatéticos como Estratón y filósofos epicúreos como Lucrecio, quien declaró que «a través de un vacío sin perturbaciones, todos los cuerpos deben viajar a la misma velocidad incluso cuando son impulsados por pesos desiguales».

El español Juan de Celaya publicó una obra de especial interés para el estudio de los orígenes de la moderna ciencia del movimiento en 1551. Enunció la primera ley de o primer principio de la dinámica un siglo antes que Newton. Domingo De Soto, español y discípulo de Celaya fue uno de los primeros en establecer que un cuerpo en caída libre sufre una aceleración uniforme con respecto al tiempo —dicha afirmación también había sido establecida por Nicolás Oresme casi dos siglos antes— y su concepción sobre la masa fue avanzada en su época. Domingo de Soto ya relacionaba dos aspectos de la física: el movimiento uniformemente disforme (movimiento uniformemente acelerado) y la caída de graves (resistencia interna). En su teoría combinaba la abstracción matemática con la realidad física, clave para la comprensión de las leyes de la naturaleza. Estos aportes fueron la base esencial para el posterior estudio de la gravedad por Galileo Galilei e Isaac Newton. Ningún científico de las universidades de París y Oxford de aquella época había conseguido describir la relación entre movimiento uniformemente uniformemente acelerado y la caída de los cuerpos como lo hizo De Soto.

Galileo realizó un gran número de experiencias en las que se iban cambiando ligeramente las condiciones del problema y midió los resultados en cada caso. De esta manera pudo extrapolar sus observaciones hasta llegar a entender un experimento ideal. En concreto, observó cómo un cuerpo que se mueve con velocidad constante sobre una superficie lisa se moverá eternamente si no hay rozamientos ni otras acciones externas sobre él.

Inmediatamente se presentó otro problema: ¿si la velocidad no lo revela, qué parámetro del movimiento indica la acción de fuerzas exteriores? Galileo respondió también a esta pregunta, pero Newton lo hizo de manera más precisa: no es la velocidad sino su variación la consecuencia resultante de la acción de arrastrar o empujar un objeto. Esta relación entre fuerza y cambio de velocidad (aceleración) constituye la base fundamental de la mecánica clásica. Fue Isaac Newton (hacia 1690) el primero en dar una formulación completa de las leyes de la mecánica e inventó los procedimientos matemáticos necesarios para explicarlos y obtener información a partir de ellos.

El presente recurso reúne los Principios de Newton. Están ordenados desde el Principio de Inercia o Primera Ley de Newton, Principio de Masa o Segunda Ley de Newton y Principio de Acción y Reacción o Tercera Ley de Newton. Puedes realizar el recorrido en el orden que desees. ¡Mucho éxito!

Para finalizar tienes un video en el que se visualizan los Principios.

Por último, se incluyen los créditos de los materiales utilizados en el recurso.

El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con «cantidad de materia». Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad. En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar, o movimiento.

Los principios enunciados por Newton, y considerados como las más importantes de la mecánica clásica, son tres: el Principio de inercia, el Principio de masa y el Principio de acción y reacción. Newton planteó que todos los movimientos se atienen a estos tres principios, formulados en términos matemáticos. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento y otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento.

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Créditos Principios de Newton
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Las 4 características de una fuerza. REA. Autor: Hugo Costa. Licencia CC BY NC SA 3.0

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Créditos Principio de Inercia

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Créditos Principio de inercia

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Truco Mantel. Formato Video. Autor: Experimentos Física UC. Licencia estándar de YouTube

¿Por qué te caes cuando frena el autobús? Formato Video. Autor: QuantumFracture. Licencia estándar de YouTube

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Créditos Principio fundamental de la dinámica
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Créditos Principio de acción y reacción

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Créditos Principio de Acción y Reacción

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