Las tres leyes, la masa y los sistemas de referencia
La dinámica responde por qué cambia el movimiento. Todo se apoya en tres leyes y en una idea previa: la fuerza neta es la SUMA VECTORIAL de todas las fuerzas sobre el cuerpo, no la fuerza más grande.
| Ley | Enunciado | Qué se concluye | Ejemplo de reactivo |
|---|---|---|---|
| 1ª — Inercia | Si la fuerza neta es cero, el cuerpo sigue en reposo o con velocidad constante | Velocidad constante NO exige fuerza; exige fuerza neta cero | Un satélite en el espacio profundo avanza recto sin motor |
| 2ª — Masa y aceleración | La aceleración es proporcional a la fuerza neta e inversa a la masa | Sin fuerza neta no hay aceleración; con ella, a = F/m | Calcular la aceleración de un bloque en un plano inclinado |
| 3ª — Acción y reacción | A toda fuerza corresponde otra igual y opuesta sobre OTRO cuerpo | El par acción-reacción nunca se cancela: actúa sobre cuerpos distintos | Los gases salen del cohete y el cohete sube |
- Masa (kg): medida de la INERCIA, la resistencia a cambiar de movimiento. Es la misma en la Tierra, en la Luna y en órbita.
- Peso (N): la fuerza gravitacional P=mg. Cambia con el lugar; en caída libre se siente cero aunque la masa siga igual.
- Sistema inercial: se mueve con velocidad constante o está en reposo. Ahí valen las leyes de Newton tal cual.
- Sistema no inercial: está acelerado (un coche que frena, una curva, un elevador que arranca). Para poder usar F = ma dentro de él hay que agregar fuerzas ficticias o de inercia.
Método para cualquier reactivo de dinámica (los cuatro pasos, siempre los mismos):
1) Aísla UN cuerpo y dibuja sólo las fuerzas que OTROS le hacen: peso, normal, tensión, empuje, fricción. Nada de 'la fuerza del movimiento'.
2) Pon el eje positivo en la dirección en que aceleras. Así la aceleración sale con signo +.
3) Escribe ∑F=ma en ese eje, y ∑F=0 en el eje perpendicular (de ahí sale la normal).
4) Si hay varios cuerpos unidos: primero todo el sistema junto (te da la aceleración), luego un solo cuerpo (te da la tensión o la normal).
Ejemplo resuelto (dos cuerpos unidos). Cajas de 4 kg y 6 kg pegadas sobre piso sin fricción; se empuja la de 4 kg con 20 N.
Sistema completo: a = F/(m₁+m₂) = 20 / 10 = 2 m/s².
Ahora aíslo la caja de 6 kg: la única fuerza horizontal sobre ella es el contacto C, así que C = m₂a = 6 × 2 = 12 N.
Comprobación con la 3ª ley: la caja de 6 kg devuelve 12 N sobre la de 4 kg, y para ésta 20 − 12 = 8 N = 4 × 2 ✓. Nota que el par de 12 N no se cancela: cada fuerza actúa sobre una caja distinta.
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