Fisica General Burbano

98 FUERZA Y MASA. LAS TRES LEYES DE NEWTON. ESTÁTICA DE LA PARTÍCULA
Variando el ángulo de inclinación del plano a j 2 , j 3 ... las fuerzas responsables de las aceleraciones
del objeto de masa M considerado: a 1 , a 2 , a 3 ..., y cuyos valores serán F 2 = Mg sen j 2 ,
F 3 = Mg sen j 3 ... son perfectamente medibles, de la misma forma que lo hemos hecho para el
caso con el ángulo j 1 . Entonces verificamos que
de esta forma habremos comprobado experimentalmente la Segunda Ley de Newton.
V – 9. Tercera Ley de Newton
F
a
1
1
F2
F3
= = = ⋅⋅⋅= M
a a
2
La Tercera Ley de Newton ha estado subyacente en lo anteriormente analizado; ésta ley se refiere
a las interacciones mutuas que se ejercen entre sí las partículas, y la enunciaremos, haciendo
referencia a un sistema formado por dos de ellas de la siguiente manera:
3
«Cuando dos partículas interaccionan, la fuerza F 21 que la primera ejerce sobre la segunda
es igual y opuesta a la F 12 que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la
recta que une a las partículas».
→
Fig. V-10.– F =−F
→ →
temente de F y F
21 12
2 1
→
independien-
Fig. V-11.– Fuerzas de acción y reacción.
Sobre el bloque actúan P y N
→ →
.
Su justificación, como la primera ley, se hará partiendo del «Principio de Conservación del Momento
lineal», a ella se llegó inicialmente con una observación minuciosa de la forma de proceder
de la Naturaleza.
Si a una de esas fuerzas la llamamos «ACCIÓN», la otra recibe el nombre de «REACCIÓN». Es evidente
en este enunciado que las fuerzas, como resultado de una interacción, se producen siempre
por parejas de igual módulo, y con la característica de estar ambas (acción y reacción) aplicadas a
cuerpos distintos. Así por ejemplo: sobre un bloque que descansa encima de una mesa (Fig. V-11),
la fuerza que actúa sobre él, y hacia abajo en su peso P. debida a la atracción de la Tierra; una
fuerza igual y opuesta P′ =–P es ejercida por el bloque sobre la Tierra. La mesa, ejerce sobre él
una fuerza hacia arriba y perpendicular a las superficies en contacto N; el bloque ejerce a su vez
una fuerza hacia abajo igual y de sentido contrario N′ =–N; las P y P′ y las N y N′ son de acción
y reacción, y en este caso son todas iguales entre sí en módulo (N = N′ =P = P′).
La validez de este principio es independiente de la existencia de otras fuerzas originadas por
otras partículas (F 1 y F 2 , en la Fig. V-10). La ecuación del movimiento para las partículas 1 y 2 de
la figura serán:
F 1 + F 12 = m 1 a 1 F 2 + F 21 = m 2 a 2
si las fuerzas resultantes debidas al resto del universo son nulas, entonces: F 1 = F 2 = 0, obteniéndose:
F 12 = m 1 a 1 = –F 21 = –m 2 a 2 , y expresando esta igualdad en módulos, nos queda: m 1 a 1 = m 2 a 2 ⇒
m 1 /m 2 = a 2 /a 1 ; tenemos así otro procedimiento para la medida de masas, sin más que elegir una
de ellas como unidad patrón mediremos la otra calculando sus aceleraciones*.
Insistimos en que los tres principios de Newton que hemos enunciado están referidos a SISTE-
MAS INERCIALES.
Hay que tener un especial cuidado en la aplicación de ésta ley puesto que nos origina frecuentemente
errores; en el estudio de un sistema sometido a fuerzas tendremos que hacer un esquema
de éstas actuando sobre el cuerpo y es absolutamente necesario ver claramente cuál de las dos
fuerzas de la pareja se está considerando, para lo cual es necesario «aislar» el cuerpo en cuestión y
ver cuál es la fuerza activa (acción) sobre él.
PROBLEMAS: 39al 85.
V – 10. La conservación del momento lineal como teorema
En efecto:
F12 + F21
= 0
«Si sobre la partícula, la fuerza total que actúa es nula, su momento lineal se mantiene
constante durante el movimiento.»
.
F = 0 ⇒ p = 0 ⇒ p= mv = cte
Es evidente que este teorema coincide con la 1ª ley de Newton.
V – 11. Impulso lineal. Su relación con el momento lineal
«Se define la magnitud IMPULSO LINEAL como el producto de la fuerza por el tiempo que
actúa sobre la partícula.»
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* De esta forma es como se determinó por primera vez la masa de un electrón en el átomo, y es uno de los argumentos que
condujeron a Newton a enunciar la «Ley de Gravitación Universal».