Primera ley de Newton o ley de la Inercia
Concepto
La primera ley del
movimiento en la idea aristotélica (ARISTÓTELES) de que un cuerpo sólo puede mantenerse
en movimiento si se le aplica una fuerza.
Newton dijo que: Todo cuerpo persevera en
su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea
obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
Esta ley postula, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en
reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o mas fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en
cuenta, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a
fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso
respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la
detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una
fuerza, pero nunca entendiendo como está a la fricción.
Ecuación
Problema con la primera ley de Newton
Un cuadro de 2 Kg se
cuelga de un clavo como se muestra en la figura, de manera que las cuerdas que
lo sostienen forman un ángulo de 60º. ¿Cuál es la tensión en cada segmento de
la cuerda?
Se debe determinar la
situación del problema. Una cuerda sostiene un cuadro de 2 Kg, en dos
segmentos, cada segmento tiene una tensión Ta y Tb respectivamente
De las tres fuerzas
planteadas, solamente se puede determinar el valor de su peso w.
∑Fy = 0 = Ta sen 60º + Tb sen 60º - w;
Ta sen 60º + Tb sen 60º = w = mg (1)
Luego,
∑Fx = 0 = - Ta cos 60º + Tb cos 60º
Ta
cos 60º = Tb cos 60º, entonces Ta = Tb (2)
Sustituyendo
(2) en (1):
2
Tb sen 60º = mg
Despejando Tb:
Aplicaciones de la primera ley de Newton
En consecuencia, 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.
La primera ley de Newton
sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como
Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia
desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza
neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es
imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay
algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible
encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando
se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos,
por ejemplo, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena
aproximación de sistema inercial. Lo anterior porque a pesar que la Tierra
cuenta con una aceleración traslacional y rotacional estas son del orden de
0.01 m/s^2 y en consecuencia podemos considerar que un sistema de referencia de
un observador dentro de la superficie terrestre es un sistema de referencia
inercial.
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