Leis de Newton
Na Galipedia, a wikipedia en galego.

As Leis de Newton son tres principios relativos ao movemento dos corpos. A formulación matemática foi publicada por Sir Isaac Newton no 1687, na sua obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. As leis de Newton constituen, xunto coa transformación de Galileo, a base da mecánica clásica. No terceiro volume dos Principia Newton mostrou que, combinando estas leis coa Lei da gravitación universal, pódense deducir e explicar as Leies de Kepler sobre o movemento planetario.
As leies de Newton tal como se adoitan expoñer so valen para sistemas de referenza inerciais. En sistemas de referenza non-inerciais, xunto coas forzas reais deben incluirse as chamadas forzas ficticias ou forzas de inercia que añaden termos suplementarios capaces de explicar o movemento dun sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre elas.
Índice |
[editar] Primeira lei de Newton ou Lei da Inercia
En ocasións, esta lei noméase Principio de Galileo.
- Na ausenza de forzas exteriores, toda partícula continúa no seu estado de reposo ou de movemento rectilíneo e uniforme respecto dun sistema de referenza inercial ou galileano.
A Primeira lei constitue unha definición da forza coma causa das variacións de velocidade dos corpos e introduce na física o concepto do sistemas de referenza inerciais o sistemas de referenza galileanos. Os sistemas non inerciais son todos aqueles sistemas de referenza que se atopan acelerados.
Esta observación da realidad cotiá conleva a construcción dos conceptos de forza, velocidade e estado. O estado dun corpo queda dende entón definido coma a sua característica de movemiento, é decir, a sua posición e a sua velocidade que, como magnitud vectorial, inclue aa rapidez, a dirección e o sentido do seu movemento. A forza queda definida coma a acción mediante a cal cambiase o estado dun corpo.
Na experiencia diaria, os corpos están sometidos á acción de forzas de fricción ou rozamento que os van freando progresivamente. A no comprensión deste fenómeno fixo que, dende a época de Aristóteles e deica a formulación deste principio por Galileo e Newton, pensárase que o estado natural de movemento dos corpos era nulo e que as forzas eran necesarias para mantelos en movemento. Nembargantes, Newton e Galileo mostraron que os corpos movense a velocidade constante e en línea recta se non hay forzas que actúen sobre eles. Este principio constituíu un dos descubrimientos máis importantes da física.
[editar] Segunda Lei de Newton ou Lei da Forza
Existen diversas maneiras de formular a segunda lei de Newton, que relaciona as forzas actuantes e a variación da cantidade de movemento ou momento lineal. A primeira das formulacións, que presentamos a continuación é válida tanto na mecánica newtoniana coma na mecánica relativista:
- A variación do momento lineal dun corpo é proporcional á resultante total das forzas actuando sobre dito corpo e producese na dirección na que actúan as forzas.
En termos matemáticos esta lei expresase mediante a relación:
,
A expresión anterior así estabelecida é válida tanto para a mecánica clásica coma para a mecánica relativista, a pesares, de que a definición de momento lineal é diferente nas dúas teorías. Na teoría newtoniana o momento lineal definese segundo (1a) namentres que na teoría da relatividade de Einstein definese mediante (1b):
donde m é a masa inercial da partícula e vecv a velocidade desta medida desde un certo sistema inercial.
Esta ley constitue a definición operacional do concepto de forza, xa que so a aceleración pode medirse directamente. Dunha forma máis simple, no contexto da mecánica newtoniana, poderíase tamén dicir o seguinte:
- A forza que actúa sobre un corpo é directamente proporcional ao producto da sua masa e da sua aceleración
Esta segunda formulación inclúe implícitamente a definición (1) segundo a cal o momento lineal é o producto da masa pola velocidade. Coma ese suposto implícito non se cumpre no marco da teoría da relatividade de Einstein (onde a definición é (2)), a expresión da forza en termos da aceleración na teoría da relatividade toma unha forma diferente. Por exemplo, para o movemento rectilíneo dunha partícula nun sistema inercial tense que; a expresión equivalente a (3) é:
[editar] Terceira Lei de Newton ou Lei de acción e reacción
- Por cada forza que actúa sobre un corpo, éste realiza unha forza igual pero de sentido oposto sobre o corpo que a produxo. Dito de outra forma: As forzas sempre presentanse en pares de igual magnitude e sentido oposto situadas sobre a mesma recta e actuando sobre entidades diferentes.
Esta lei, xunto cas anteriores, permite enunciar os principios da conservación da momento lineal e do momento angular.
[editar] Lei de acción e reacción forte
Na lei de acción e reacción forte das forzas, ademáis de seren da mesma magnitude e opostas, son colineais. A forma forte de lei non se cumpre sempre. En particular, a parte magnética da forza de Lorentz que se exercen dous partículas en movemento non son iguais e de signo contrario. Isto pode verse por cómputo directo. Dadas duas partículas puntuais con cargas q1 e q2 e velocidades , a fuerza da partícula 1 sobre a partícula 2 é:
onde d é a distanza entre as duas partículas e é o vector director unitario que vai dende a partícula 1 á 2. Analogamente, a forza da partícula 2 sobre a partícula 1 é:
Empregando a identidade vectorial , pode verse que a primeira forza está no plano formado por
e
e que a segunda forza está no plano formado por
e
. Por tanto, estas forzas non sempre resultan estar sobre a mesma líña, ainda que son de igual magnitude.
[editar] Lei de acción e reacción feble
Como se explicitou na sección precedente certos sistemas magnéticos non cumpren o enunciado forte desta lei (tampoco o fan as forzas eléctricas exercidas entre unha carga puntual e un dipolo). Nembargantes se se relaxan algo as condicións os anteriores sistemas si cumprirían coa outra formulación máis feble ou relaxada da lei de acción e reacción. En concreto os sistemas descritos que non cumpren a ley na sua forma forte, si cumpren a lei de acción e reacción na sua forma feble:
- A acción e a reacción deben ser da mesma magnitude e sentido oposto (ainda que no necesariamente deben atoparse sobre a mesma liña)
Todas as forzas da mecánica clásica e o electromagnetismo no relativista cumpren coa formulación feble, se ademáis as forzas están sobre a misma liña entón tamén cumpren coa formulación forte.
[editar] Véase tamén
- Isaac Newton
- Sistema inercial
- Leis de Kepler
- Dinámica do punto material
- Mecánica clásica