Isaac Newton: Pequeña Biografía Y Descripción De Sus Leyes

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Isaac Newton fue un astrónomo, físico y matemático, uno de los científicos más importantes de la historia. Quien demostró que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es autor de una obra científica monumental: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, comúnmente conocida como Principia, en la cual se explican los fundamentos matemáticos del universo.

Se interesó por los estudios astronómicos de Kepler y Galileo. Se graduó en 1665, demostrando inclinación hacia la física y las matemáticas. A los 27 años ya era catedrático de Cambridge, daba clases y era autor de brillantes teorías que señalarían el camino de la ciencia moderna.

Por otra parte, se suele considerar a Isaac Newton uno de los protagonistas de la llamada revolución científica del siglo XVII, a pesar de que él nunca fue amigo de dar publicidad a sus descubrimientos (razón por la que muchos de ellos se conocieron con bastantes años de retraso). Newton fue un renovador de las matemáticas y formuló el teorema conocido como el “binomio de Newton”. Sus primeras investigaciones giraron en torno a la óptica: explicó la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris y diseñó el primer telescopio reflector, del tipo de los que se usan actualmente en la mayoría de los observatorios astronómicos.

Y es que en sus definiciones Newton distingue tres tipos de fuerza señaladas de la siguiente manera:

  • La fuerza ínsita de la materia es un poder de resistencia a todos los cuerpos, la cual tiene como virtud perseverar al mantenerse en su estado actual, ya sea que se encuentre en reposo o en movimiento uniforme en línea recta.
  • La fuerza impresa es una acción ejercida sobre un cuerpo para cambiar su estado, ya sea que esté en reposo o en línea recta durante el movimiento.
  • La fuerza centrípeta es en la que los cuerpos son arrastrados o impelidos, o incluso tiene tienden a ir hacia un punto como hacia el centro.

 

Newton formuló las tres leyes del movimiento: la primera se conoce como ley de la inercia (todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no actúa sobre él ninguna fuerza); la segunda, como ley o principio de la dinámica (la aceleración que experimenta un cuerpo es igual a la fuerza ejercida sobre él dividida por su masa); la tercera ley explica que por cada fuerza o acción ejercida sobre un cuerpo existe una reacción igual de sentido contrario.

Asimismo, la formulación de estas leyes del movimiento fue precedida por diversos acontecimientos, los cuales forjaron y prepararon el pensamiento para la compresión y explicación del comportamiento de la naturaleza.

Por ello, la base teórica que permitió a Newton establecer sus leyes está también precisada en sus Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Así, el primer concepto que maneja es el de masa, la cual se identifica como la cantidad de materia, dada la importancia de esta precisión consiste en que permite prescindir de las cualidades que no sea física-matemática, esto a la hora de tratar la dinámica de los cuerpos.

Por tanto, las leyes de Newton se describen en la siguiente tabla:

Ley Descripción

Primera Ley (Ley de inercia) “Todos los cuerpos perseveran en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo que se vean forzados a cambiar ese estado por fuerzas impresas”. Así, Newton pensó en la fuerza como un agente de cambio del movimiento estableciendo una nueva equivalencia entre reposo y movimiento uniforme. Ya que, para acelerar cualquiera de estos dos estados, es preciso imponer una fuerza, pero el reposo y el movimiento uniforme, persisten indefinidamente en ausencia de fuerzas o si la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es igual a cero. Asimismo, la fuerza neta cero corresponde, al movimiento uniforme y al reposo, lo que puede decirse que es una situación de equilibrio que estudia la estática. Por lo que, de forma general la aceleración que experimenta un cuerpo va a depender del marco de referencia establecido. Los marcos de referencia donde tiene validez la primera ley reciben el nombre de marcos iniciales de referencia. Por tanto, Newton toma en cuenta que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva.

Segunda Ley (Ley de fuerza) En esta ley Newton refiere que el cambio de momentum lineal es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. Es decir, que en esta ley nos brinda fundamentos para relacionar los conceptos de fuerza, masa y aceleración, siendo bases de estudio de la Dinámica. Así, Newton señala que “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa, y se hace en la dirección de la línea en la que se imprime esa fuerza”. Esto significa que, esta segunda ley determina la relación existente de la fuerza neta cuando actúa sobre un cuerpo es diferente a cero, lo que permite el cálculo de la aceleración que experimentará dicho cuerpo en un sistema de referencia inercial. Y es que, la forma original newtoniana relacionaba la fuerza con el cambio de la cantidad de movimiento lineal del cuerpo, si la fuerza es constante el cambio de la cantidad de movimiento será constante también. Por ello, el cambio en la cantidad de movimiento generado será siempre proporcional a la fuerza neta externa. La cantidad de movimiento de un objeto de masa (m) y velocidad (v) será igual al producto de la masa por la velocidad. Por otra parte, una fuerza aplicada sobre el cuerpo en movimiento, aumentará o disminuirá su cantidad de movimiento, dependiendo si actúa a favor o en contra de la dirección del movimiento. Por el contrario, cuando una masa no varía durante el movimiento, significa que las velocidades son muy inferiores a la luz, considerando la cantidad de masa del objeto en estudio, como constante. Por tanto, esta ley es considerada como la piedra angular de la mecánica y es tal vez el principio más importante de toda la física.

Tercera Ley (Ley de acción y reacción) Esta tercera ley de movimiento permite consolidar la comprensión del concepto de fuerza. En donde Newton menciona que “para toda acción hay siempre una reacción opuesta e igual. Las acciones reciprocas de dos cuerpos entre si son siempre iguales y dirigidas hacia partes contrarias”. Esto significa que cualquier cosa que arrastre o comprima a otra es igualmente arrastrada o comprimida por esa otra. Dado que, si un cuerpo tropieza con otro, y debido a su fuerza, cambia el movimiento de éste, él también sufrirá un cambio igual en su propio movimiento hacia la parte contraria. Así, los cambios producidos por esas acciones no son iguales en las velocidades, sin embargo, si en los movimientos de los cuerpos, siempre que no se vean estorbados por ningún otro impedimento.

Sin embargo, la tercera ley de Newton difiere de las otras en un aspecto relevante, y es que en la primera y en la segunda ley se trata el comportamiento de un cuerpo especifico y único, por lo que la tercera ley implica a dos cuerpos distintos y separados, de esta forma se puede interpretar que las fuerzas siempre se van a presentar en pares, o bien, es posible que exista una fuerza aislada.

Dado que, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo resultan de otros cuerpos que conforman su entorno, así, la fuerza es considerada parte de una interacción mutua entre dos o más cuerpos. Por lo que, es común que existan dificultades en la correcta interpretación de esta ley, sobre todo teniendo en cuenta que las fuerzas de acción y de reacción siempre van a actuar sobre diferentes cuerpos.

De estas tres leyes dedujo una cuarta, que es la más conocida: la ley de la gravedad, que según le contó el propio Newton a su amigo y biógrafo William Stukeley (resulta que la anécdota es cierta), le fue sugerida por la observación de la caída de una manzana del árbol.

Además, Newton descubrió que la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna era directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separaba; al extender ese principio general a todos los cuerpos del Universo convirtió su ley de la gravedad en la ley de la gravitación universal. La mayor parte de estas ideas circulaba ya por los ambientes científicos de la época, pero Newton le dio el carácter de una teoría general capaz de explicar científicamente el Universo en conjunto. 

22 October 2021

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