Primera Ley de Newton

Primera ley de Newton: definición

La primera ley del movimiento de Newton establece que un cuerpo permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a velocidad constante a menos que actúe sobre él unafuerza desequilibrada. La primera parte parece tener sentido, ya que los objetos en reposo no suelen empezar a moverse sin más. Sin embargo, la segunda parte parece contradecir nuestras experiencias cotidianas.

Cuando se lanza una pelota, no se mueve eternamente. Al final se detiene. Para que un coche se mueva, para que la pelota se detenga o para que un avión se mantenga en el aire, debe aplicarse una fuerza constante. Para entender la primera ley del movimiento de Newton, necesitas comprender las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en movimiento.

Primera ley de Newton: ejemplos

Algunos ejemplos de la primera ley de Newton en vigor son:

1. Cuando un coche se detiene de repente, los pasajeros siguen avanzando. Esto se debe a que sus cuerpos, en movimiento cuando el coche estaba en movimiento, quieren permanecer en movimiento debido a la inercia.

2. Cuando estás de pie en un autobús, tiendes a inclinarte o caer hacia atrás cuando el autobús empieza a moverse hacia delante. Esto se debe a que tu cuerpo estaba en reposo y quiere permanecer en reposo debido a la inercia.

3. Un libro que descansa sobre una mesa permanecerá en reposo a menos que una fuerza externa, como un empujón o el viento, haga que se mueva.

Primera ley de Newton: fórmula

La primera ley de Newton no tiene una fórmula en el sentido tradicional, ya que es una afirmación cualitativa y no cuantitativa. Sin embargo, sienta las bases de la segunda ley. Si la fuerza externa neta (F) sobre un objeto es cero, entonces su aceleración (a) también es cero. Esto puede expresarse como

\[\text{si}, F=0, \text{entonces}, a=0\]

La primera ley de Newton en la vida cotidiana

En la vida cotidiana, nosotros (y otros objetos) experimentamos fuerzas de resistencia, ya sea la gravedad, la fricción, etc. Éstas son las que nos frenan, exigiendo la aplicación de una fuerza constante para seguir moviéndonos.

Piensa en algo como una pista de patinaje sobre hielo, que es una superficie con muy poca fricción. Si empujas un disco de hockey, se deslizará mucho más lejos de lo que lo haría sobre una mesa (donde hay más fricción). Sin embargo, sigue habiendo algo de fricción en su interacción con el hielo, por lo que al final se detiene. La primera ley de Newton propone que si empujaras este mismo disco de hockey sobre una superficie completamente libre de ficción, conservaría la velocidad exacta que tenía cuando salió del palo, y seguiría deslizándose eternamente a menos que actuaran sobre él otras fuerzas.

Inercia

La inercia es una magnitud relacionada con la disposición de los objetos a cambiar el estado de su movimiento.

Fig. 2 La inercia es la tendencia de un objeto a mantener su estado actual -en reposo o en movimiento- a menos que actúe sobre él una fuerza externa.

Un objeto tendrá una inercia proporcional a su masa, medida en kilogramos. Esto significa que cuanto mayor sea la masa de un objeto, mayor será su inercia. De este modo, la masa es la medida cuantitativa de la inercia de un objeto, tanto en reposo como en movimiento.

Así pues, la primera ley de Newton puede resumirse como la ley de la inercia. En ausencia de una fuerza neta, un objeto permanecerá en su estado de movimiento, ya sea en reposo o moviéndose con velocidad constante. La suma de las múltiples fuerzas que actúan sobre un objeto se denomina fuerza neta. Si la fuerza neta es cero, no habrá aceleración. Esto puede modelarse matemáticamente como \(F = 0\).

Sólo vamos a tratar con sistemas de coordenadas que no aceleran. Se denominan sistemas de referencia inerciales. Están en reposo o se mueven con velocidad constante (sistemas de referencia acelerantes). Un buen ejemplo de cómo funciona la inercia es cuando los pasajeros caen hacia delante cuando un autobús que circula a gran velocidad se detiene de repente.

¿Cuál es la importancia de la primera ley de Newton?

Como ya hemos dicho, la primera ley de Newton puede considerarse la ley de la inercia. Esto es muy significativo: es lo que mantiene unido el universo. Si se desactivara la inercia, todo se desmoronaría.

Recuerda que la fuerza neta es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto. Todas las fuerzas consideradas aquí existen en la Tierra. En el espacio es muy distinto. Como casi no hay otra fuerza que actúe sobre los cuerpos en el espacio, éstos siguen moviéndose y podrían estar moviéndose eternamente. Así pues, la primera ley de Newton nos permite comprender los movimientos de los cuerpos en el espacio.

Esta misma ley hace posible que desarrollemos coches sabiendo cuánta fuerza hará falta para que el coche se mueva y cuánta hará falta para detenerlo. Cuanto más pesado sea el coche, más fuerza necesitará. Esto no ocurre sólo con los coches, sino también con los barcos, las bicicletas, las máquinas, los cohetes, etc.