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LAS LEYES DE NEWTON

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Newton fue el primer científico que mereció ser nombrado caballero en Gran Bretaña. A pesar de no ser un alumno destacado en la escuela y un alumno promedio en la universidad, de repente sorprendió al mundo con su genio. Durante un brote de peste negra en Inglaterra, se suspendieron las clases en Cambridge y Newton se retiró a la tranquilidad de su casa de campo en Lincolnshire, donde se concentró en las matemáticas, en la física y también en la astronomía.

¿El mejor científico de la historia?

En ese tiempo Newton concibió las ideas que lo hacen ser considerado por muchos como el mejor científico de todos los tiempos: dedujo la ley de la inversa del cuadrado para la gravedad, inventó el cálculo en paralelo al matemático alemán Gottfried Leibniz, sentó las bases de la óptica al descubrir la composición de la luz blanca y, por si fuera poco, postuló por primera vez sus tres leyes del movimiento.

Las leyes del movimiento de Newton explican prácticamente todo cuanto se mueve: explica por qué un proyectil toma una trayectoria parabólica, por qué somos empujados en el sentido contrario hacia donde gira un automóvil, por qué una pistola nos empuja hacia atrás mientras empuja una bala hacia adelante y hasta por qué los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas.

Primera ley de Newton: “Los cuerpos se mueven en línea recta a velocidad constante, o permanecen en reposo, a menos que intervenga una fuerza para cambiar su velocidad o dirección”.

Tal como explicábamos en una entrada anterior, Newton se vale del principio de inercia de Galileo para formular su primera ley. Cualquier podría pensar que no parece que los cuerpos no se detienen si es que no los detiene una fuerza: una bola de billar termina siempre por detenerse en la mesa, sin que, en apariencia, nada la detenga. La cuestión aquí es que siempre hay una fuerza actuando: en este caso se trata de la fuerza de rozamiento entre la superficie de la mesa y la bola. El único lugar donde se aprecia fielmente esta ley es un sistema inercial perfecto, donde no actúe ninguna fuerza, ni siquiera la gravitatoria: el espacio. Si hacemos que una nave espacial vaya a cierta velocidad en línea recta en el espacio, seguirá con esa velocidad y en el sentido siempre que no se vea afectada por ningún campo gravitatorio.

Segunda ley de Newton: «Las fuerzas producen aceleraciones que son proporcionales a la masa de un cuerpo (F=m.a)».

Lo que significa que la fuerza que se necesita para mover un objeto, cambiándole su velocidad, necesito una fuerza que está en función de su masa. Se necesita muchas más fuerza para mover un camión que un auto, y eso es por la diferencia notable de masa. Algebraicamente se dice, entonces que fuerza (F) es igual a la masa (m) por la aceleración. Cuando hablamos del peso de un objeto estamos aplicando (probablemente sin saberlo) la segunda ley de Newton. El peso (F) es igual a la masa (m) por la aceleración de la gravedad (a). Galileo Galilei se preguntó qué objeto caería más rápido al suelo desde lo alto de la torre Pisa: ¿un objeto con poca masa o uno con mucha masa? Lo sorprendente es que caen al mismo tiempo. Y la explicación está en esta segunda ley de Newton: caen al mismo tiempo a pesar de tener masas distintas porque son aceleradas al mismo ritmo, al ritmo que le impone la gravedad: cae unos 10 m/s más rápido cada segundo que pasa.

Tercera ley de Newton

«Toda acción de una fuerza produce una reacción total y opuesta».

Y no tiene nada que ver con el karma. Lo que dice la tercera ley es que si aplicamos una fuerza sobre un objeto, éste aplica sobre nosotros una fuerza exactamente igual, pero se sentido opuesto. Así, cuando disparamos con una pistola, la misma fuerza con la que sale disparada la bala hacia adelante, es empujada el arma hacia atrás. Si nosotros empujamos a alguien, nos estamos empujando nosotros hacia atrás también con la misma fuerza. Cuando en las películas vemos que un disparo de escopeta empuja a una persona hacia atrás es sólo una exageración del cine. Si la fuerza fuera tan fuerte, la persona que dispara también sería arrojada hacia atrás.

Las tres leyes de Newton, junto a la ley de la gravitación universal, sirven para explicar prácticamente todo lo que conocemos en la vida diaria, pero su campo de acción es limitado. Cuando se trata de velocidades muy altas, o de masas y tamaños muy pequeños, es necesario aplicar las teorías de la relatividad y de la mecánica cuántica, respectivamente. Ya hemos hablado sobre relatividad en algunas entradas de nuestro blog y muy pronto estaremos hablando de física cuántica, para entender cada vez un poco mejor todos los interesantes hechos que nos muestra la ciencia.

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