Índice
Introducción Un momento culminante en la historia de la Física fue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la Ley de la Gravitación Universal: todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros. Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo
1. Conozcamos más de ISAAC NEWTON
golpe:
Pág 1 2. Primera ley Pág 2
•
leyes de Kepler sobre el movimiento
3. Segunda ley
planetario.
Pág 3 4. Tercera ley
•
Pag 5
Resolver
el
intrincado
problema
del
origen de las mareas
Pág 4 5. Impacto social siglo XVIII &XXI
Revelar el significado físico de las tres
•
Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es
6. Sección Interesante Pág 8
independiente de su peso.
Conozcamos más de….
cátedra en Cambridge ocupando este puesto
Isaac Newton
hasta 1696. En 1679, verificó su ley de la gravitación universal y estableció la relación entre su ley y las leyes del movimiento de los cuerpos celestes de Kepler. Newton descubrió los principios de su cálculo diferencial e integral hacia 1665-1666, y durante el decenio siguiente elaboró al menos tres enfoques diferentes de su nuevo análisis y publicó en 1687 “Philosophiae naturalis principia mathematica.” Aquí se precisa la base teórica que permitió a Newton, más adelante, el establecer las “Leyes del movimiento de Newton”
Para conocer un poco más de este tan maravilloso
personaje,
remontarnos
a
siglos
tendríamos pasados,
que
desde
Fue electo presidente de la Royal Society en 1703 y reelegido cada año hasta su muerte.
su En 1705 fue hecho caballero por la reina
nacimiento que por cierto fue en Woolsthorpe, Inglaterra y según se menciona, fue el 24 de diciembre de 1642.Al inicio de sus estudios, en Cambridge, leyó una obra de matemáticas sobre la geometría de Euclides, que generó su interés por la geometría, pero no solo eso, Newton también entró en contacto con los
Ana, como recompensa a los servicios prestados a Inglaterra.Pero la noche del 20 de marzo en el añó de 1727, después de una larga y dura enfermedad, Newton falleció y fue enterrado en la abadía de Westminster en medio de los grandes hombres de Inglaterra.
trabajos de Galileo, Fermat, y Huygens.A finales de 1664, comenzó a hacer contribuciones a famoso
Sobre sí mismo dijo en una ocasión:
teorema del binomio. Durante los años 1665-
“No sé cómo puedo ser visto por el mundo,
1666, descubrió la ley del inverso del cuadrado,
pero en mi opinión, me he comportado como
de
su
un niño que juega al borde del mar, y que se
controvertido análisis de fluxiones, generalizó el
divierte buscando de vez en cuando una
teorema
notable
piedra más pulida y una concha más bonita
protagonismo en la explicación de la física de los
de lo normal, mientras que el gran océano
colores. En 1669, Newton pasó a tener una
de
las matemáticas
la
al desarrollar el
gravitación,
del
binomio
desarrolló
y
tuvo
un
la
verdad
se
exponía
ante
mí
completamente desconocido.”
1
¿cierto? bueno, este caso no es otra cosa más que la demostración de que todos los cuerpos que están en movimiento tienden a seguir en
Primera
movimiento y los cuerpos que están en reposo, tienden a seguir en reposo. La Primera Ley de Newton es una ley
Ley de
que describe con precisión el comportamiento de la inercia y se enuncia como:
Newton
“Todo cuerpo permanece en reposo o se
desplaza
con
movimiento
rectilíneo
uniforme, siempre que no actúe sobre él una
Lo muevo o lo detengo… ¡INERCIA!
fuerza exterior que cambie su estado”.
Si pensamos en todo lo que hacemos diariamente, no es difícil entender que para En
mover un cuerpo debemos aplicar una fuerza, y para detenerlo, ¡TAMBIÉN! La inercia es la resistencia
de
un
cuerpo
en
reposo
al
movimiento, o de un cuerpo en movimiento a la aceleración, al retardo en su desplazamiento o a un cambio de dirección del mismo; por lo tanto para vencer la inercia se debe aplicar una fuerza. Para entender más esto, podríamos mencionar una aplicación en la vida actual…
Nunca te has fijado que cuando vas en tu
ésta
ley
se
abarcan
muchos
conceptos que forman parte del contexto del conjunto de todas las leyes de newton. Entre estos, podríamos mencionar los de espacio, tiempo, movimiento y por supuesto fuerza pero todos estos, tomando en cuenta la geometría espacial; ahora que si te preguntas, ¿Qué es la geometría espacial?, muy simple, esto se refiere a
la
En 1665, cuando Newton tenía 23 años, comenzó a desarrollar los principios de la mecánica, que terminaron siendo la base teórica de todo el desarrollo de la física dinámica (fuerza y movimiento) desde el siglo XVIII
carro y de repente frenas, ese freno brusco hace que tu cuerpo tienda a irse hacia adelante, es cuando el cinturón de seguridad entra en acción,
dirección y sentido de las fuerzas y del
pero cuando el carro arranca de nuevo, nuestro
movimiento.
cuerpo se va hacia atrás y se pega al asiento,
Segun da Ley de Newto
que la aceleración es directamente proporcional a la fuerza: a mayor fuerza, mayor aceleración.
n
Por el contrario, si tenemos dos caballos iguales (igual fuerza), el primero tira de un auto más pequeño que el segundo (distintas masas), el En
un
comienzo,
Newton
definió
la masa como la cantidad de materia de un cuerpo. Sin embargo, con el tiempo, esto quedó
cambiar su estado. Es importante tener claro que a mayor masa, mayor inercia. Esto no tiene nada que ver con el peso, ya que la masa es la
adquirirá
mayor
proporcional a la masa: a menor masa, mayor aceleración. Esta es la segunda Ley de Newton, que formalmente se enuncia así: “Cualquier variación del movimiento es proporcional a la fuerza que la produce en
y tiene lugar
de su masa y la aceleración de gravedad. El
‘’El universo y sus leyes permanecían ocultas en la oscuridad, Dijo Dios: ¡Sea Newton! Y todo fue Luz’’
peso variará dependiendo del lugar donde se
-Alexander Pope
medida de la inercia de un cuerpo; por el contrario, el peso se refiere a la fuerza de gravedad sobre un cuerpo y es igual al producto
encuentre, mientras que la masa será siempre constante. Por ejemplo, si tenemos dos automóviles iguales, y uno es tirado por un hombre y el otro por un caballo (dos fuerzas distintas), el segundo va a adquirir mayor aceleración, comprobando
aceleración,
concluyendo que la aceleración es inversamente
mejor explicado como la medida de la inercia de un cuerpo; es decir, la resistencia del cuerpo a
primero
en
que
la
dirección dicha
fuerza
actúa, siendo el aumento o la disminución de la velocidad proporcional a la misma”.
como para mover al remo hacia atrás, llevando al hombre hacia atrás, por lo que el
Tercera Ley . de Newton
bote es arrastrado hacia atrás. Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también ejerce una fuerza sobre él. Se nombra fuerza de acción a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una
"Cada acción tiene una reacción igual y opuesta" La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido
fuerza sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reacción a la que es originada por el cuerpo que recibe y con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo.
propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo. Estas fuerzas que
Este
suelen tener la misma intensidad las ejercen
principio
todos los cuerpos que están en contacto con
presupone
otro, así un libro sobre la mesa ejerce una fuerza
la interacción entre dos partículas se propaga
de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de
instantáneamente
reacción sobre el libro. Estas fuerzas son iguales
requeriría velocidad infinita), y en su formulación
pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo
original
y sentido, pero son opuestas en dirección.
electromagnéticas puesto que estas no se
•
La fuerza que ejerce la bala sobre la pistola y la que ejerce la pistola sobre la bala
•
no
es
en
el
válido
espacio
para
(lo
cual
fuerzas
propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".
provocando el disparo de esta. •
que
Es importante observar que este principio
La fuerza que ejerce el avión sobre el aire,
de acción y reacción relaciona dos fuerzas que
provoca que el aire reaccione sobre el avión
no
provocando el desplazamiento de este.
produciendo en ellos aceleraciones diferentes,
La fuerza que la mano ejerce sobre la mesa y
según sean sus masas. Por lo demás, cada una
la que esta ejerce de vuelta no da como
de esas fuerzas obedece por separado a la
resultado el movimiento debido a que las
segunda ley. Junto con las anteriores leyes.
están
aplicadas
al
mismo
cuerpo,
fuerzas son muy leves como para provocarlo. •
La fuerza que ejerce el remo sobre el muelle no es suficiente como para moverlo pero la fuerza de reacción del muelle si es suficiente
En la sistemodinamica, la tercera ley de Newton es una consecuencia natural del hecho de que las fuerzas son flujos de momentos y que
un influjo (acción) de momento sobre A es
En la física anterior a Newton una manzana cae verticalmente hacia la Tierra en
también un reflujo (reacción) de momento de B.
una trayectoria rectilínea, mientras que la Luna
Impacto Social
describe una órbita casi circular, que es una 4
trayectoria cerrada. ¿Cómo estas dos categorías de movimientos pueden estar relacionadas? Si la manzana que caía verticalmente es empujada por la fuerza del aire, su trayectoria ya
Siglo XVIII y XXI
no será rectilínea sino el arco de una curva. Por ejemplo un proyectil disparado desde un cañón describe una trayectoria parabólica tal como se
Desde la más remota antigüedad las personas
han
tratado
Newton. El salto conceptual que llevó a cabo
naturaleza y los fenómenos que en ella se
Newton fue el de imaginar que los proyectiles
observan,
podrían ser disparados desde lo alto de una
estos
comprender
observaba en el siglo XVII en el que vivió
la
entre
de
se
encuentra
el
movimiento de los cuerpos.
montaña
Las primeras explicaciones aparecieron en
la
Antigüedad
consideraciones verificarse
y
se
puramente
basaban
en
filosóficas,
sin
experimentalmente.
Y
algunas
interpretaciones falsas perduraron durante siglos.
describiendo
trayectorias
elípticas
(siendo la parábola una aproximación de la elipse). “El más grande cerebro científico que el mundo a conocido” -Isaac Asimov
En
1687
Isaac
Newton
publicó
los
Principios Matemáticos de la Naturaleza, una obra en la que se describen las leyes clásicas de
Por tanto, la manzana y la Luna están
la dinámica conocidas como: Leyes de Newton; y
cayendo, la diferencia es que la Luna tiene un
la ley de la gravitación universal de Newton. El
movimiento de caída permanente, mientras que
primer grupo de leyes permitía explicar la
la manzana choca con la superficie de la Tierra.
dinámica de los cuerpos y hacer predicciones del movimiento y equilibrio de cuerpos, la segunda
Una misma causa produce, por tanto,
los
ley permitía demostrar las leyes de Kepler del
movimientos de los cuerpos celestes y terrestres.
movimiento de planetas y explicar la gravedad terrestre
(de
aquí
el
nombre
de gravedad
universal). En esta época se puso de manifiesto uno de los principios básicos de la física, las leyes de la física son las mismas en cualquier punto del Universo.
A finales del siglo XVII la física comienza a influenciar el desarrollo tecnológico permitiendo a su vez un avance más rápido de la propia física. El desarrollo instrumental (telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo
de
experimentos
cada
En el campo de la óptica
vez más sofisticados permitieron
el siglo XVII comenzó con la
obtener grandes éxitos como la
teoría corpuscular de la luz de
medida de la masa de la Tierra
Isaac Newton expuesta en su
en el experimento de la balanza
famosa obra Opticks. Aunque
de torsión, fue un gran avance
las leyes básicas de la óptica
en la vida de la sociedad.
geométrica
habían
sido
También aparecen las
descubiertas algunas décadas
primeras sociedades científicas
antes el siglo XVIII fue rico en
como
avances técnicos en este campo
la Royal
Society en
Londres en 1660 y la Académie
produciéndose
des Sciences en París en 1666
lentes acromáticas, midiéndose
como
por primera vez la velocidad de
instrumentos
comunicación
e
de
intercambio
la
luz
y
las
primeras
descubriendo
la
los
naturaleza espectral de la luz. El
ambas
siglo concluyó con el célebre
papel
experimento de Young de 1801
preeminente las ciencias físicas.
en el que se ponía de manifiesto
científico, primeros
teniendo tiempos
sociedades
un
de
en
la
interferencia
demostrando
la
de
la
luz
naturaleza
ondulatoria de ésta.
‘’Los hombres Construimos Demasiados muros & no suficientes Puentes ‘’ -Isaac Newton .
7
INTERESANTE . .
velocidad con la que fue lanzada y en la misma dirección, según se enuncia en la primera ley de newton.
*¿Se aplica la ley de inercia a objetos en movimiento o en reposo?
se corre el riesgo de que sus pasajeros
Obviamente, la ley de la inercia se aplica tanto a los cuerpos en movimiento como a los cuerpos en reposo. Por tanto, la ley de la inercia se aplica a todos los cuerpos de forma independiente sea cual sea su estado de movimiento.
se requiere fuerza alguna para mantener un cuerpo en movimiento. ¿Por qué, entonces, ciclista
sufran daños en el cuello. ¿De qué forma se aplica la Ley de Newton en este caso, cuál es el papel de los apoya cabeza y cómo puede evitar esos daños? Debido a la primera ley de Newton, los cuerpos en reposo tienden a continuar en
*La primera Ley de Newton establece que no
un
*Cuando un automóvil es chocado por detrás,
tiene
que
pedalear
permanentemente para continuar avanzando?
reposo. De tal manera que cuando, por la fuerza del choque, el carro sale disparado hacia adelante, sus ocupantes que estaban en reposo tienden a permanecer en reposo, por lo que sus cabezas se impulsaran hacia atrás con respecto al carro. Por eso sentimos el jalón en todo
Sucede que en que en el caso del ciclista
nuestro cuerpo. Debido a esta fuerza. De allí que
existe una fuerza que se opone a que la bicicleta
debemos proteger la cabeza colocándole un
continue moviéndose, esta es la fuerza de
apoyo para que la fuerza opuesta a la del choque
fricción. Entonces, el ciclista debe vencer la
no induzca un movimiento sobre ésta.
fuerza de rozamiento que lo va frenando progresivamente, por lo que debe pedalear continuamente.
*Si un astronauta lanza una roca en un sitio del cosmos donde no hay influencia de fuerza gravitatoria o de roce ¿Se detendrá la roca gradualmente o se seguirá moviendo con la misma velocidad y la misma dirección? La roca debería describir una trayectoria en línea recta en la dirección en la cual fue lanzada sin detenerse jamás, sin variar la