Las leyes del movimiento de Newton , tres afirmaciones que describen las relaciones entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento del cuerpo, formuladas por primera vez por un físico y matemático inglés Isaac Newton , que son la base de la mecánica clásica.
Primera ley de Newton: la ley de la inercia
La primera ley de Newton establece que si un cuerpo está en reposo o se mueve con velocidad constante en línea recta, permanecerá en reposo o seguirá moviéndose en línea recta con velocidad constante a menos que una fuerza actúe sobre él . De hecho, en la mecánica newtoniana clásica, no existe una distinción importante entre el reposo y el movimiento uniforme en línea recta; pueden considerarse como el mismo estado de movimiento visto por diferentes observadores, uno moviéndose a la misma velocidad que la partícula y el otro moviéndose a velocidad constante con respecto a la partícula. Este postulado se conoce como la ley de inercia.
La ley de la inercia fue formulada por primera vez por Galileo Galilei para el movimiento horizontal de la Tierra y luego fue generalizado por René Descartes. Aunque el principio de inercia es el punto de partida y la suposición fundamental de la mecánica clásica, es menos que intuitivamente obvio para el ojo inexperto. En la mecánica aristotélica y en la experiencia ordinaria, los objetos que no se empujan tienden a detenerse. La ley de la inercia fue deducida por Galileo de sus experimentos con bolas rodando por planos inclinados.
Para Galileo, el principio de inercia era fundamental para su tarea científica central: tenía que explicar cómo es posible que si la Tierra realmente está girando sobre su eje y orbitando alrededor del Sol, no percibimos ese movimiento. El principio de inercia ayuda a dar la respuesta: dado que estamos en movimiento junto con la Tierra y nuestra tendencia natural es retener ese movimiento, nos parece que la Tierra está en reposo. Así, el principio de inercia, lejos de ser una declaración de lo obvio, alguna vez fue un tema central de controversia científica .. Para cuando Newton resolvió todos los detalles, fue posible explicar con precisión las pequeñas desviaciones de esta imagen causadas por el hecho de que el movimiento de la superficie de la Tierra no es un movimiento uniforme en línea recta (los efectos del movimiento de rotación se discuten debajo). En la formulación newtoniana, la observación común de que los cuerpos que no son empujados tienden a detenerse se atribuye al hecho de que tienen fuerzas desequilibradas que actúan sobre ellos, como la fricción y la resistencia del aire.
Segunda ley de Newton: F = ma
Tercera ley de Newton: la ley de acción y reacción
La tercera ley de Newton establece que cuando dos cuerpos interactúan, se aplican fuerzas entre sí que son iguales en magnitud y opuestas en dirección. La tercera ley también se conoce como la ley de acción y reacción. Esta ley es importante para analizar problemas de equilibrio estático , donde todas las fuerzas están equilibradas, pero también se aplica a cuerpos en movimiento uniforme o acelerado. Las fuerzas que describe son reales, no meros dispositivos de contabilidad. Por ejemplo, un libro que descansa sobre una mesa aplica una fuerza hacia abajo igual a su peso sobre la mesa. Según la tercera ley, la mesa aplica una fuerza igual y opuesta al libro. Esta fuerza se produce porque el peso del libro hace que la mesa se deforme ligeramente y empuja el libro hacia atrás como un resorte en espiral.
Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta, experimenta un movimiento acelerado de acuerdo con la segunda ley. Si no hay una fuerza neta que actúe sobre un cuerpo, ya sea porque no hay ninguna fuerza o porque todas las fuerzas están precisamente equilibradas por fuerzas contrarias, el cuerpo no acelera y puede decirse que está en equilibrio. A la inversa, se puede deducir que un cuerpo que se observa que no está acelerado no tiene ninguna fuerza neta actuando sobre él.
Influencia de las leyes de Newton
Las leyes de Newton aparecieron por primera vez en su obra maestra, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), comúnmente conocida como Principia . En 1543 , Nicolaus Copernicus sugirió que el Sol, en lugar de la Tierra, podría estar en el centro del universo. En los años intermedios , Galileo , Johannes Kepler y Descartes sentaron las bases de una nueva ciencia que reemplazaría la cosmovisión aristotélica, heredada de los antiguos griegos, y explicaría el funcionamiento de un universo heliocéntrico. En los Principia Newton creó esa nueva ciencia. Desarrolló sus tres leyes para explicar por qué las órbitas de los planetas son elipses en lugar de círculos, en lo que tuvo éxito, pero resultó que explicó mucho más. La serie de eventos desde Copérnico hasta Newton se conoce colectivamente como la Revolución Científica .
En el siglo XX, las leyes de Newton fueron reemplazadas por la mecánica cuántica y la relatividad como las leyes más fundamentales de la física. Sin embargo, las leyes de Newton continúan dando una explicación precisa de la naturaleza, excepto para cuerpos muy pequeños como los electrones o para cuerpos que se mueven cerca de la velocidad de la luz . La mecánica cuántica y la relatividad se reducen a las leyes de Newton para cuerpos más grandes o para cuerpos que se mueven más lentamente.