Primera ley del movimiento mecánico. Ley de la inercia
Si observas a tu alrededor verás que los cuerpos que están en reposo continúan en ese estado si alguien o algo no los mueve; por ejemplo, las sillas, las mesas, los libros están en reposo sobre la superficie en que se encuentran. Por otro lado, cuando empujamos una carretilla cargada esta se mueve pero al dejar de empujarla se detiene. ¿Será que el reposo es el estado natural de los cuerpos? ¿Bajo qué condiciones un cuerpo se mantiene en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme?
Estudio de caso : El movimiento de una esfera
Una esfera rueda por un plano inclinado. Durante su movimiento choca con una elevación de arena y la esfera se detiene en una determinada posición. Sucesivamente se disminuye la elevación de arena y el recorrido de la esfera es cada vez mayor. ¿Qué nos sugiere esto? ¿Cuál es la causa de que esto suceda?
De la observación del experimento podemos deducir que si la superficie por la que se mueve la esfera fuera lo suficientemente pulida, entonces esta se movería en línea recta y con velocidad constante indefinidamente.
Las manifestaciones de este fenómeno es más evidente en la medida en que se reducen al máximo posible las acciones que otros cuerpos puedan ejercer sobre la esfera.
Este ejemplo pone de manifiesto el fenómeno de la inercia.
En general, la causa de que la esfera se detenga es una fuerza en sentido opuesto al movimiento que ejerce la superficie sobre ella.
La experiencia cotidiana parece validar las ideas aristotélicas acerca de que el estado natural de los cuerpos es el reposo. Sin embargo, mediante experimentos, Galileo Galilei demostró que un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme (MRU) seguirá moviéndose de esta forma en ausencia de acciones externas. Por consiguiente, explicaba Galileo, los cuerpos por sí solos no pueden variar ni su estado de reposo, ni el de MRU. El gran sabio italiano introdujo el término inercia para nombrar el fenómeno descrito por esa importante conclusión. Es decir, por inercia los cuerpos se mantienen en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.
Estudio de caso : Reflexiona y aprende
Analiza la imagen y responde
¿Qué supones ocurra al golpear bruscamente el cartón con el dedo?
Comprueba tus suposiciones mediante el siguiente video.
Algo de historia :
En el año 1686 el célebre inglés Isaac Newton[1] publicó la obra que contiene los resultados más importantes de sus investigaciones sobre el movimiento de los cuerpos y se titula “Principios Matemáticos de filosofía natural”. Esta obra marcó un punto de inflexión[2] en la historia de la ciencia.
Newton generalizó las ideas de Galileo sobre el fenómeno de la inercia y descubre las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos.
: Primera ley del movimiento mecánico o primera ley de Newton
El estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme de un cuerpo se mantiene mientras sobre él no actúan otros cuerpos o las acciones de estos se compensan.
De la primera ley podemos significar, que si un cuerpo se mueve con un valor de velocidad variable o en una línea curva, entonces podemos estar seguros que sobre él está actuando algún otro cuerpo, que se está ejerciendo una fuerza.
Las leyes del movimiento, también conocidas como las leyes de Newton, además de tener un valor teórico, tienen valor práctico porque ellas permiten explicar, diseñar y hacer predicciones del movimiento mecánico de los cuerpos.
Para sacar un cuerpo del reposo o cambiar su movimiento es necesario aplicar una fuerza. La experiencia nos sugiere que no siempre la fuerza es la misma y que no todos los cuerpos ejercen la misma oposición a cambiar su estado mecánico. .
Cuanto más inerte sea un cuerpo ante la acción de otro cuerpo, mayor es su masa.
Definición : Inercialidad
Se denomina inercialidad a la propiedad de los cuerpos de oponerse a cambiar su velocidad, tanto en valor, como en dirección o sentido.
La inercialidad como propiedad de los cuerpos es caracterizada por una magnitud física, la masa. Se representa con la letra m y su unidad de medida fundamental en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg).
¿Cómo medir la inercialidad que se manifiesta durante la interacción de él con otro cuerpo?
A partir de la expresión se puede determinar la masa de un cuerpo cualesquiera si lo hacemos interactuar con otro cuerpo de masa conocida, la cual es tomada como patrón.
Ejemplo :
Considerando que m1 es la unidad de masa patrón y conociendo la aceleración que experimentan los cuerpos que interactúan podemos determinar la masa desconocida mediante la expresión:
Definición : Masa
La masa de un cuerpo es la magnitud física escalar que expresa su inercialidad y se determina por la relación de la aceleración del cuerpo patrón y la aceleración del cuerpo en cuestión durante la interacción.
El instrumento utilizado para medir la masa de los cuerpos de forma directa es la balanza.
La masa total de dos cuerpos es igual a la suma de las masas de cada uno por separado. La suma del peso de las dos personas por separado es igual a la indicación de la balanza cuando las dos personas se pesan juntas.
Para caracterizar la inercialidad de los cuerpos no es necesario especificar dirección o sentido, así que la masa es una magnitud escalar. Una propiedad fundamental de la masa es su aditividad.
En los fenómenos habituales, la masa de un cuerpo permanece constante, a pesar de que existen casos en que esta magnitud varía.