Primera Ley de Newton Significado, Cuerpos en Equilibrio, Inercia, y Ejemplos

  • Por Rebeca Fernández (Licenciada en Física)
  • Oct, 2020
  • ¿Qué pauta la Primera Ley de Newton?

    Es la sentencia que establece que cuando la fuerza resultante o neta sobre un cuerpo es nula, la aceleración también lo es, y por consiguiente el objeto se encuentra en reposo o bien se mueve con movimiento rectilíneo uniforme.

    De este modo, se destacan dos aspectos esenciales: 1) Los cuerpos pueden estar en movimiento aunque no exista algo que los obligue a estarlo, es decir, una fuerza, y 2) Cuando un objeto está en reposo, que resulta ser un caso particular del movimiento, no significa necesariamente que ninguna fuerza está actuando sobre él, sino que las fuerzas, sean las que fueren, se equilibran.

    Contexto histórico

    La primera ley de Newton forma parte del conjunto de leyes desarrolladas por el físico inglés Isaac Newton (1642-1727) en 1687 para explicar el origen del movimiento. Aparecieron por primera vez en el tratado escrito por el mismo Newton llamado Principios Matemáticos de la Filosofía Natural, aunque sin duda Newton las había descubierto mucho antes de darlas a conocer. Ellas explican muy bien el origen del movimiento de todas las cosas, exceptuando aquellas cuya velocidad es cercana a la de la luz o las que son tan pequeñas como los átomos y las partículas subatómicas.

    Hasta que Newton publicó su obra, las causas del movimiento que se daban por verdaderas eran las que venían de las ideas de Aristóteles (384 -322 a.C), filósofo y gran observador de la naturaleza en la antigua Grecia. Aristóteles afirmaba que si un cuerpo se movía, era porque necesariamente actuaba sobre él una fuerza, y que la velocidad adquirida por un cuerpo debía ser proporcional a dicha fuerza.

    Newton y sus leyes del movimiento contradijeron abiertamente esta tesis, en primer lugar, porque afirmaban que el movimiento podía existir sin necesidad de que una fuerza neta actuase sobre los objetos, y luego, porque la velocidad en todo caso, no es proporcional a la fuerza. Por eso, aunque hoy en día parezca evidente, la primera ley supuso toda una revolución, al desmentir creencias que llevaban casi dos mil años arraigadas entre los sabios.

    Cuerpos en equilibrio

    Este es el caso de un cuaderno reposando serenamente sobre una mesa, como el que se muestra en la figura:

    IMAGEN.

    Hay dos fuerzas que actúan sobre el cuaderno: la fuerza normal dirigida hacia arriba, ejercida por la mesa y encargada de sujetarlo impidiendo que caiga y el peso, ejercido por la Tierra. Si la mesa no estuviera, no habría fuerza que compensara al peso y el cuaderno caería.

    Ahora bien, supóngase que se aplica una fuerza horizontal sobre el cuaderno y se lo deja moverse sobre la mesa, paralelamente a la superficie. En algún momento el movimiento termina y el cuaderno queda en reposo de nuevo. Esto es gracias al rozamiento cinético entre las superficies, que ralentiza el movimiento.

    ¿Y qué pasaría si la superficie de la mesa fuera muy lisa y resbaladiza como el hielo? Si no hay rozamientos, ni ninguna otra fuerza o agente externo que se encargue de modificar las cosas y el movimiento del cuaderno seguiría indefinidamente, suponiendo que la mesa es lo bastante larga.

    Tanto la normal como el peso seguirían actuando, pero sin fuerzas horizontales que modifiquen el movimiento, este será rectilíneo uniforme, es decir, con velocidad constante.

    Importancia de la inercia

    La primera ley de Newton involucra un concepto muy importante: la inercia, que es una propiedad de todos los objetos que tienen masa. La inercia hace que se opongan a cambiar su estado de movimiento, por lo que se requiere una fuerza para cambiar el movimiento de algo y vencer su inercia.

    A mayor masa, más fuerza hay que emplear, por lo tanto la masa es la medida de la inercia de las cosas.

    Por eso la primera ley de Newton se conoce también como ley de inercia, ya que, en ausencia de fuerzas, los cuerpos mantienen el movimiento que tienen, a menos que un agente externo se ocupe de vencer la inercia y cambiar las cosas.

    Ejemplos para comprobar la primera ley de Newton

    Es fácil colocarla a prueba en situaciones cotidianas, y seguro que a casi todos les ha pasado: los pasajeros de un automóvil que frena bruscamente se ven impulsados hacia adelante, porque esa es la dirección original del movimiento, y la inercia hace que se resistan al cambio. Cuanto más brusco sea el frenazo, más acentuado el efecto.

    Asimismo, si el automóvil detenido comienza a acelerar, probablemente el conductor y los pasajeros sientan que algo los empuja hacia atrás en sus asientos. Nuevamente se trata de la inercia que se opone al cambio en el movimiento.

    La inercia también es responsable de que los autos y las personas en plena carrera necesiten algunos metros extra para detenerse. Los atletas en competencia recorren una cierta distancia luego pasar por la meta antes de poder parar por completo.

    Otro ejemplo en que la inercia se manifiesta ocurre cuando la gente cae accidentalmente. Los bebés son muy propensos a caer cuando están aprendiendo a caminar, pero casi siempre se levantan de inmediato y prosiguen sin sufrir mayor daño, porque su inercia es pequeña. En cambio, cuando una persona corpulenta cae, le cuesta más trabajo regresar a la posición erguida y probablemente se lastime más por la caída.

    Para finalizar, si el lector quiere experimentar la inercia voluntariamente, puede probar el truco de jalar el mantel con los platos encima para impresionar a sus amigos.

    Las probabilidades de éxito aumentan si se usa un mantel de tela bien resbaladiza sin costuras y se jala rápidamente y sin temor hacia abajo. Por las dudas, es preferible usar platos estables y económicos para la demostración. Como estos se encuentran en reposo sobre la mesa, su inercia debería mantenerlos así aunque se retire el mantel bruscamente debajo de ellos.