Diferencia entre revisiones de «Leyes de Newton»
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No obstante, la dinámica de Newton, también llamada ''dinámica clásica'', sólo se cumple en los [[sistema inercial|sistemas de referencia inerciales]]; es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la [[velocidad de la luz]] (que no se acerquen a 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 [[Sistema de referencia no inercial|sistemas de referencia no-inerciales]]), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados ''[[fuerza ficticia|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.
== Fundamentos teóricos de las leyes ==
[[Archivo:LeyesNewton.jpg|left|thumb|250px|Leyes representadas en el salto de una rana.]]
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== Las leyes ==
=== Primera ley de Newton o ley de la [[inercia]] ===
La primera ley del movimiento echa abajo la idea aristotélica de que un cuerpo solo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton, por el contrario, expone que
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Consecuentemente, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma, un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.
=== Segunda ley de
La segunda ley del movimiento de Newton dice que
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que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su ''[[Masa inercial|masa de inercia]]'', pues las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo sirven para vencer su inercia, con lo que masa e inercia se identifican. 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
De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o ''[[newton (unidad)|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.
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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 un resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.
=== Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción ===
{{cita|Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.<ref>Isaac Newton, extractos de ''Principios matemáticos de la filosofía natural'', cit., pág. 199.</ref>}}
La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".
Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley.
Junto con las anteriores, permite enunciar los principios de [[ley de conservación|conservación]] del [[Cantidad de movimiento|momento lineal]] y del [[momento angular]].
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==== Ley de acción y reacción fuerte de las fuerzas ====
En la Ley de acción y reacción fuerte, las fuerzas, además de ser de la misma magnitud y opuestas, son colineales. La forma fuerte de la ley no se cumple siempre. En particular, la [[campo magnético|parte magnética]] de la [[fuerza de Lorentz]] que se ejercen dos partículas en movimiento no son iguales y de signo contrario. Esto puede verse por cómputo directo. Dadas dos partículas puntuales con cargas ''q''<sub>1</sub> y ''q''<sub>2</sub> y velocidades <math>\mathbf{v}_i</math>, la fuerza de la partícula 1 sobre la partícula 2 es:</br>
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:<math>\mathbf{F}_{12}= q_2 \mathbf{v}_2\times \mathbf{B}_1 = \frac{\mu q_2q_1}{4\pi}\ \frac{\mathbf{v}_2\times (\mathbf{v}_1\times\mathbf{\hat{u}}_{12})}{d^2} </math>
</br>
donde ''d'' la distancia entre las dos partículas y <math>\mathbf{\hat{u}}_{12}</math> es el vector director unitario que va de la partícula 1 a la 2. Análogamente, la fuerza de la partícula 2 sobre la partícula 1 es:</br>
</br>
:<math>\mathbf{F}_{21}= q_1 \mathbf{v}_1\times \mathbf{B}_2 = \frac{\mu q_2q_1}{4\pi}\ \frac{\mathbf{v}_1\times (\mathbf{v}_2\times(-\mathbf{\hat{u}}_{12}) )}{d^2} </math>
</br>
Empleando la identidad vectorial <math>\mathbf{a}\times(\mathbf{b}\times\mathbf{c}) = (\mathbf{a}\cdot\mathbf{c})\mathbf{b} - (\mathbf{a}\cdot\mathbf{b})\mathbf{c}</math>, puede verse que la primera fuerza está en el plano formado por <math>\mathbf{\hat{u}}_{12}</math> y <math>\mathbf{v}_1</math> que la segunda fuerza está en el plano formado por <math>\mathbf{\hat{u}}_{12}</math> y <math>\mathbf{v}_2</math>. Por tanto, estas fuerzas no siempre resultan estar sobre la misma línea, aunque son de igual magnitud.
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== Generalizaciones ==
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