Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica.
El matemático y físico Joseph Louis Lagrange (1736-1813) dijo: «Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado, dado que solo se puede encontrar una vez un sistema que rija el mundo».
En los Principios matemáticos de la filosofía natural, Newton simplemente numeró sus leyes; los nombres con que son habitualmente conocidas son designaciones posteriores. De este modo, la primera ley es llamada Ley de la inercia: «Todos los cuerpos perseveran en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo que se vean forzados a cambiar ese estado por fuerzas impresas».
Conforme a esta ley, un cuerpo móvil mantiene su movimiento rectilíneo uniforme (o sea, a velocidad constante) mientras ninguna fuerza externa actúe sobre él. Así, una flecha se moverá en la dirección del disparo con su velocidad original mientras ninguna fuerza externa actúe sobre ella.
En la superficie de la Tierra, sin embargo, hay dos fuerzas que actúan sobre la flecha: el rozamiento del aire y la gravedad. Por ello, a medida que se mueva, la flecha irá más despacio; el roce con las moléculas del aire que atraviesa le harán perder rapidez. Además, a causa de la fuerza gravitatoria, la trayectoria seguida por la flecha se irá inclinando hacia el suelo.
Si el disparo se hubiese realizado en el vacío casi perfecto del espacio exterior, la flecha habría seguido moviéndose siempre en la misma dirección y a igual velocidad. Sin la presencia del aire y fuera del alcance de la atracción gravitatoria terrestre, el movimiento de la flecha no habría experimentado variación.
La dinámica es la parte de la mecánica que estudia las relaciones entre las fuerzas y los movimientos; la segunda ley de Newton establece de manera definida la proporcionalidad de la relación entre fuerza y aceleración del movimiento, y por esta razón es llamada Ley o Principio fundamental de la dinámica: «El cambio de movimiento [la aceleración] es proporcional a la fuerza motriz impresa, y se hace en la dirección de la línea recta en la que se imprime esa fuerza».
La expresión matemática de esta ley es F = m·a, donde F representa la fuerza ejercida sobre un cuerpo, m es la masa del cuerpo y a es la aceleración que se le imprime. Es decir, la aceleración que produce una fuerza en un cuerpo es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional a su masa.
Al golpear un balón con una fuerza determinada, éste adquiere cierta aceleración; si la fuerza del golpe se duplica, la aceleración adquirida por el balón también se multiplica por dos. Si se aplica la misma fuerza sobre un balón muy liviano y sobre otro mucho más pesado, el primero adquirirá mayor aceleración que el segundo.
La tercera ley de Newton es también llamada Ley o Principio de acción y reacción: «Para toda acción hay siempre una reacción opuesta e igual. Las acciones recíprocas de dos cuerpos entre sí son siempre iguales y dirigidas en sentido opuesto». Dicho de otro modo, cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), el segundo ejerce una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario, sobre el primero (reacción).
Un camión arrastra un remolque con una fuerza de la misma intensidad con la que el remolque tira hacia atrás de él; al soltar el remolque, el camión se acelera. Un cañón o una escopeta retroceden bruscamente al ser disparados. Sentimos ese mismo «retroceso» cuando, dentro de una piscina, empujamos a alguien, aunque esa persona no se resista ni nos empuje a nosotros.
El funcionamiento de un cohete ilustra de manera sencilla el significado de esta ley. Un cohete consiste simplemente en un cilindro, abierto por un extremo y cerrado por el otro, en cuyo interior arde un combustible; los gases calientes, formados como consecuencia de la combustión, escapan por el extremo abierto.
La salida de los gases en una dirección puede considerarse la acción; la tercera ley establece que esta acción ha de ser contrarrestada por una reacción, de igual magnitud y de dirección opuesta. La reacción es la responsable del movimiento del cohete en dirección opuesta a la dirección de escape de los gases; es decir, mientras los gases escapan del cohete dirigidos hacia atrás (acción), el cohete se mueve hacia adelante (reacción).
Ley de gravitación universal de Newton. Partiendo de la segunda ley o principio fundamental de la dinámica, Newton dedujo la Ley de gravitación universal. Es una de las leyes físicas formuladas por Isaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de 5 de Julio de 1687. Describe la interacción gravitatoria entre cuerpos masivos, y establece una relación de proporcionalidad de la fuerza gravitatoria con la masa de los cuerpos.
El término gravedad se utiliza para designar la intensidad del fenómeno gravitatorio en la superficie de los planetas o satélites. Isaac Newton fue el primero en exponer que es de la misma naturaleza la fuerza que hace que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra (gravedad terrestre) y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas.
Matemáticamente se expresa así: F = G (m1 · m2 / r2). En esta formulación, F es la fuerza de la gravedad, m1 y m2 son las respectivas masas de los cuerpos y d la distancia entre ellos. La magnitud obtenida debe multiplicarse por G, constante gravitatoria que tiene un valor muy pequeño (6,67 × 10-11). De ahí que la atracción no sea perceptible entre los objetos de la vida cotidiana; es preciso que al menos uno de los cuerpos tenga una masa ingente, como es el caso del nuestro planeta (5,974 × 1024 kg).
La gravedad, por consiguiente, es una atracción recíproca o una vía de dos sentidos entre dos cuerpos. Una piedra cae al suelo porque la fuerza de la gravedad terrestre la atrae hacia abajo (la masa de la Tierra es muchísimo mayor que la masa de la piedra). La piedra también ejerce una atracción sobre la Tierra, pero tan pequeña que carece de efecto. Sin embargo, cuando dos cuerpos de gran masa tienen tamaños más semejantes, esta doble atracción resulta más notoria.
Es lo que se observa, por ejemplo, en el caso de la Tierra y la Luna. La fuerza de la gravedad de la Tierra mantiene a la Luna en una órbita alrededor de ella. Si la Luna no estuviese sometida a ninguna fuerza, seguiría un movimiento rectilíneo uniforme o estaría en reposo; la combinación del movimiento en línea recta y de la fuerza de atracción explica la órbita de la Luna.
Pero, así como la Tierra ejerce una fuerza de atracción sobre la Luna, ésta ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra. Ello explica el movimiento del agua que fluye libremente en los océanos: el agua es atraída hacia el lado de la Tierra que queda frente a la Luna; es lo que se llama marea alta o pleamar.
Las leyes de Newton permiten describir y predecir con exactitud los movimientos orbitales de cualquier cuerpo celeste, ya sea un planeta, un cometa, un asteroide, un satélite artificial o una nave espacial. Sin embargo, la solución aportada por Newton al describir la ley de gravitación universal, funciona de manera ideal cuando sólo hay dos cuerpos involucrados (como la Tierra y la Luna).
La situación se hace increíblemente compleja cuando hay tres o más fuerzas separadas actuando entre sí al mismo tiempo y todos los astros se mueven a la vez. En tal caso, cada astro se encuentra sometido a pequeños cambios que se conocen como perturbaciones.
Con la Ley de gravitación universal, Newton mostró que todos los cuerpos, próximos o lejanos, están sujetos a las mismas leyes, y que tales leyes pueden demostrarse en términos matemáticos con una única teoría que permite explicar y predecir tanto los movimientos en la superficie de nuestro planeta como las órbitas de los astros; la grandeza de su genio reside precisamente en este admirable logro: la unificación de la física terrestre y la mecánica celeste.
Dentro de la física newtoniana es preciso destacar también un aspecto que ocupó una parte importante de sus discusiones con Leibniz: el espacio y el tiempo se definen como entidades absolutas, sin relación con ningún objeto externo.
La dinámica de Newton define un único sistema de referencia para el reposo y el movimiento que no está en relación con ningún cuerpo, y el tiempo no se define por ningún proceso físico. Esta concepción imperó en el pensamiento científico moderno hasta que, a principios del siglo XX, Einstein formuló la teoría de la relatividad.
Para estar al tanto de las novedades. No enviamos spam
