Sustenta científicamente sobre la Primera Ley de Newton
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Desde tiempos de Aristóteles era común pensar que para mantener en movimiento un cuerpo debe actuar sobre él una fuerza de forma continua. Piensa, por ejemplo, en un balón de fútbol que, tras ser golpeado y recorrer unos metros, acaba por pararse. Es muy probable que Aristóteles no conociese el juego del curling... o el del hockey sobre hielo, pues probablemente le habrían llevado a replantearse su hipótesis sobre el movimiento.
Inercia de la bola en el juego del hockey sobre hierba y sobre hielo
El juego del hockey
Una de las principales diferencias entre el hockey sobre hielo (a la izquierda) y sobre hierba (a la derecha) es la respuesta del disco/bola: las distancias recorridas por el disco cuando es impulsado serán, en general, mucho mayores que las recorridas por la bola. La razón radica, como puedes suponer, en las diferencias del terreno de juego y la superficie del disco o de la bola.
Efectivamente, tal y como años después propusieron Galileo y Descartes, los cuerpos tienden a mantener su estado de movimiento. Es lo que se suele conocer como inercia de los cuerpos. En realidad, lo que hace que los cuerpos acaben por detenerse es la presencia de una fuerza contraria al movimiento: la fuerza de rozamiento.
Así pues, la primera ley de Newton recoge las ideas sobre la inercia que ya habían expresado Galileo y Descartes, y las formaliza matemáticamente.
Definición
La primera ley de Newton, también conocida como principio de inercia, establece que un cuerpo no modifica su estado de reposo o de movimiento si no se aplica ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que se le aplican es nula. Es decir, que se mantendrá en reposo si estaba en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si se encontraba en movimiento.
∑F→ = 0⇔v→=cte→{v0→=0⇒v→ =0 (reposo)v0→≠0⇒v→=v0→=cte (m.r.u.)
De aquí se deduce que:
Todos los cuerpos se oponen a cambiar su estado de reposo o movimiento y esta oposición recibe el nombre de inercia. La masa de un cuerpo, entendida como su cantidad de materia, es una medida cuantitativa de la inercia de un cuerpo.
Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando la resultante de las fuerzas que actúan sobre él sea nula.
Definición diferencial
Podemos hacer una definición más formal de este primer principio utilizando derivadas. ¿Recuerdas cuál es el significado físico de una derivada? Efectivamente, la derivada de una función nos indicaba cómo variaba dicha función. Si decimos que, en ausencia de fuerzas externas, la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo, lo que estamos diciendo es que la derivada de la velocidad respecto al tiempo es cero, es decir, no hay variación de la velocidad respecto al tiempo. Así, podemos expresar la primera ley de Newton:
∑F=0⇔dvdt=0
Inercia y momento lineal
Como ya sabemos, el movimiento de un cuerpo se caracteriza por su cantidad de movimiento o momento lineal, que relaciona su masa con su velocidad. Asumiendo que la masa dude un cuerpo permanece constante a lo largo del movimiento, esta ley se puede enunciar de la siguiente forma:
El momento lineal o cantidad de movimiento de un cuerpo aislado permanece constante.
∑F→=0 ⇔p→= constante
Se trata del principio de conservación del momento lineal, sobre el que profundizaremos en un apartado posterior.
Explicación: