¿Qué es una fuerza?
Antes de empezar, comencemos por un concepto fundamental: la Fuerza.
Una fuerza es todo aquello que puede cambiar el estado de reposo de un objeto, como un empujón o un tirón. Usas la fuerza cuando pulsas una letra en el teclado del ordenador o cuando das una patada a una pelota. Las fuerzas están en todas partes. La gravedad actúa como una fuerza constante sobre tu cuerpo, manteniéndote pegado al suelo y evitando que salgas flotando.
Para describir una fuerza utilizamos la dirección y la magnitud (que es la intensidad de esa fuerza). Por ejemplo, cuando das una patada a un balón, estás ejerciendo una fuerza en una dirección concreta. Esa es la dirección en la que viajará el balón. Además, cuanto más fuerte patees el balón, mayor será la fuerza que ejerzas sobre él y más lejos llegará.
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Primera Ley de Newton: Inercia
Un objeto que está en reposo permanecerá en reposo, y un objeto que está en movimiento permanecerá en movimiento, hasta que una fuerza actúe sobre él.
Esta es la razón por la que los astronautas pueden soltar una herramienta en el espacio y ésta permanecerá en ese mismo hasta que la cojan de nuevo. Si el astronauta lanza la herramienta, ésta se desplazará en línea recta y nunca se detendrá.
Por lo tanto, la herramienta permanecerá en un lugar o seguirá moviéndose en la misma dirección y con la misma velocidad para siempre, porque en el espacio no hay gravedad ni aire que actúe sobre la herramienta.
Segunda Ley de Newton: Fuerza y Aceleración
Esta segunda ley viene con una importantísima fórmula muy simple que define la fuerza y es: F = m × a (simplificada como F=ma). Es decir, la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la aceleración. Cuanto mayor sea la masa, mayor será la fuerza necesaria para mover el objeto.
Dos objetos de diferente peso (masa) necesitarán fuerzas diferentes para moverse y los niveles de aceleración serán diferentes.
En álgebra, hay una regla y es "lo que se hace a un lado de la ecuación, se debe hacer lo mismo al otro lado".
Por tanto, si quieres saber la aceleración la formula sería: a = F ÷ m. Del mismo modo podrías encontrar por ti mismo la fórmula para determinar la masa. Si lo has intentado, sabrás que es: m = F ÷ a.
Es decir, que siempre que tengamos, dos de los elementos de la ecuación, podremos averiguar el tercero.
Tercera Ley de Newton: Acción y Reacción
La tercera ley dice que: Para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Las fuerzas siempre se encuentran en pares. Si las fuerzas son iguales en direcciones opuestas, el objeto no se mueve. Las fuerzas se anulan mutuamente para que la aceleración sea nula.
Si una fuerza que actúa en una dirección es mayor que la fuerza que actúa en la dirección opuesta, el objeto se moverá. Por ejemplo, si tiras de una cuerda atada a una carga de ladrillos y los ladrillos empiezan a moverse, la fuerza que utilizas es mayor que la que utilizan los ladrillos para mantenerse en el mismo sitio.
Los cohetes que se envían al espacio también están sometidos a las tres leyes del movimiento de Newton.
Cuando los motores se encienden, impulsan el cohete hacia arriba contra la gravedad de la Tierra, y al mismo tiempo la explosión del combustible genera una fuerza en la parte posterior del cohete. La fuerza hacia delante (la propulsión) es mayor que la fuerza hacia atrás (la gravedad) y por tanto, el cohete acelera hacia arriba.
Ejemplos de las Tres Leyes de Newton
A continuación, veamos algunos ejemplos de cada una de las leyes.
Ejemplos de la primera ley - Inercia: Seguro que has visto a alguien con algo de habilidad retirando el mantel de una mesa sin que se caigan los platos y las copas de encima. ¿Sabes por qué llevamos cinturón? Porque si el coche frena o choca de frente con algo, eso evita que tu salgas disparado hacia delante.
Ejemplos de la segunda ley - Fuerza y aceleración: Cuando golpeas con un martillo a un clavo, este se hunde en la madera. Imagina que tienes que poner dos clavos, si en el primer clavo das golpes con el martillo muy fuertes y en el segundo no, el primero necesitará menos golpes para clavarse que el segundo. Si eso no te queda claro imagina dos embarcaciones: una es una pequeña lancha y la otra un gran buque. Cada uno necesita de un motor que genere un fuerza distinta para alcanzar la misma velocidad.
Ejemplos de la tercera ley - Acción y reacción: Tu peso genera una fuerza contra el suelo, sin embargo no te hundes. ¡Esa es la tercera ley de Newton en funcionamiento! Tu empujas al suelo, pero el suelo te empuja a ti con la misma fuerza anulando la tuya. Otra forma de verlo es cuando estás jugando en el agua. Si mientras flotas coges a un compañero, unid vuestras manos y empujas sólo tú, verás como él se mueve hacia atrás pero, ¡tú también!
Datos curiosos sobre las fuerzas y el movimiento
- Se dice que Isaac Newton tuvo la idea de la gravedad cuando una manzana se cayó de un árbol y le golpeó en la cabeza.
- Las fuerzas se miden en newtons en honor del físico inglés.
- Los gases y los líquidos empujan con fuerzas iguales en todas las direcciones. Esto se llama la Ley de Pascal porque fue descubierta por el científico Blaise Pascal.
- Cuando vas boca abajo en un bucle de una montaña rusa, un tipo especial de fuerza llamada "fuerza centrípeta" te mantiene en tu asiento y evita que te caigas.
