Fisica General Burbano

90 FUERZA Y MASA. LAS TRES LEYES DE NEWTON. ESTÁTICA DE LA PARTÍCULA
Analicemos el siguiente experimento: lancemos sobre un terreno horizontal un cuerpo prismático
de madera; veremos cómo va disminuyendo su velocidad hasta pararse. Lancemos el mismo
cuerpo sobre una superficie horizontal encerada y su velocidad sufrirá, cada segundo, menor disminución.
Esto sucede porque son menores los rozamientos que existen entre el cuerpo y la superficie
sobre la que desliza. Si lanzamos el cuerpo sobre una superficie horizontal de hielo la disminución
de su velocidad será todavía menor. Anulamos el agente externo imaginándonos que tal
cuerpo no sufriese rozamiento alguno, la velocidad se mantendría constante, es decir, el cuerpo seguirá
siempre con la misma velocidad.
Estas y otras muchas observaciones de los movimientos en la Naturaleza llevaron a Galileo a
enunciar la ley con la que hemos comenzado este párrafo. Diremos que «el movimiento rectilíneo
y uniforme de la partícula es un estado tan natural como el reposo y que la partícula es libre cuando
sobre ella no interactúan otras».
Es obvio que la comprobación experimental directa de ésta última afirmación es irrealizable;
es, como todas las leyes físicas, una idealización que se obtiene por la abstracción de la observación
y el experimento, puesto que no conocemos ningún cuerpo real que esté libre de la influencia
de su entorno*
Si la suma de las interacciones del resto del Universo sobre una partícula es nula; o bien
por encontrarse lo suficientemente lejos de las demás su influencia es «despreciable», en tales
casos decimos que está en EQUILIBRIO respecto de un observador inercial, y cuando esto
ocurre, se encuentra en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme (sin aceleración). Al
estudio de este caso lo llamamos en Física ESTÁTICA DE LA PARTÍCULA, cumpliéndose la condición:
∑ F = 0
Ésta última ecuación y para un sistema de referencia inercial OXYZ, nos representa tres ecuaciones
escalares, que responden a:
∑ F = 0 ∑ F = 0 ∑ F = 0
ix iy iz
que son independientes (cualquiera de ellas puede verificarse independientemente de las otras) y
que tienen que cumplirse a la vez para que exista equilibrio.
Newton, resume todo lo anteriormente dicho en su PRIMERA LEY o LEY DE INERCIA:
«Toda partícula abandonada a sí misma, o está en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme
con respecto a un sistema inercial (únicos estados en que no existe modificación de
la velocidad)», o lo que es lo mismo: «Ninguna partícula, es apta para modificar por sí misma
su estado de reposo o movimiento, o en definitiva, incapaz de producirse una aceleración».
«A la interacción entre dos partículas se le llama FUERZA y puede por su efecto causar
la aceleración en cualquiera de ellas».
Con frecuencia prescindimos del resto del Universo considerando solamente la interacción que
sobre una partícula ejerce, decimos que sobre ella actúa una FUERZA suma vectorial de todas las interacciones
(fuerzas) que sobre ella ejercen las demás y a las que llamamos FUERZAS EXTERIORES, y a
su cuantificación y al análisis que realizamos de su movimiento lo hemos llamado DINÁMICA DE LA
PARTÍCULA.
Ahora bien, en la práctica podemos decir que: distintas partículas varían su velocidad en cantidades
diferentes al actuar sobre ellas las mismas interacciones, por ejemplo: un camión cargado es
más lento en el arranque o frenado que cuando está vacío; además se observa que sigue moviéndose
un automóvil después de desconectar el motor; un hombre que corre no puede pararse de
repente; al arrancar un autobús, los pies de un pasajero también se ponen en movimiento sujetándose
al suelo por el rozamiento, sin embargo, el resto de su cuerpo tiende a quedar en reposo, lo
que hace que se incline en dirección opuesta al movimiento; ocurre al revés durante la parada (frenado
del autobús), el pasajero se inclina hacia adelante; si el autobús toma una curva, la tendencia
del pasajero a seguir con la dirección del movimiento que tenía, hace que éste se incline hacia
fuera de la curva...
Decimos que la causa de estos fenómenos es la «inercia».
«Se llama INERCIA al fenómeno de conservación de la velocidad de una partícula cuando
otras partículas no actúan sobre ella».
Veremos en la segunda ley de Newton que la medida cuantitativa de la inercia es la que llamaremos
masa inerte.
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* Más adelante, cuando se estudie el sólido rígido, veremos que el estado de rotación uniforme, es también un estado natural
de éste.