MOVIMIENTO VERTICAL
Uno de los temas más apasionantes de la mecánica es quizás, el Movimiento de caída libre.
Es decir, es un tipo de movimiento en el cual un cuerpo se mueve en un espacio vacío imaginario y siguiendo una trayectoria vertical rectilínea. Debo aclarar, que las leyes que rigen actualmente este tipo de movimiento no fueron planteadas de manera clara por Newton y fueron los científicos contemporáneos quienes dieron una explicación más convincente en relación a la mecánica planteada por en el siglo XVII; obviamente basadas en las tres leyes de Newton.
LEY PRIMERA.
‘Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento rectilíneo y uniforme a no ser en tanto que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado.’Esta ley constituye el llamado principio de la inercia. Admitiendo también el principio de Galileo, nos permite definir los llamados sistemas inerciales, como aquellos en los que se cumple dicho principio. Las leyes de la mecánica se formulan en un sistema inercial de referencia. Por el principio de Galileo, admitiendo que existe al menos un tal sistema inercial, existirán infinitos sistemas inerciales en los que se cumplen las mismas leyes mecánicas y en concreto la ley primera de Newton: todos aquellos relacionados entre sí mediante transformaciones de Galileo (1.1), es decir, que se mueven con velocidad rectilínea y uniforme respecto al primero.
LEY SEGUNDA
‘El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.’Esta ley indica claramente una relación lineal («proporcional») entre fuerzas y variaciones de la cantidad de movimiento, de tipo vectorial («según la línea recta»). Se denomina en ocasiones ley fundamental de la dinámica, permitiendo obtener las ecuaciones básicas de la misma. Expresada como ecuación, equivale a:
F = ma
LEY TERCERA
‘Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria. O sea, las acciones mutuas de los cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.’Se trata del llamado principio de acción y reacción. Todas las fuerzas deben de tener contrapartida, siendo imposible ejercer una fuerza desde el vacío, sin apoyo. Es siempre necesario apoyarse en algún cuerpo o medio material que absorba la reacción (modificando a su vez el movimiento de este otro cuerpo, según la segunda ley).
Ejemplo 1.1:
Fuerza ejercida desde la superficie de la Tierra. Todo cuerpo cercano a la tierra, tanto en estado de movimiento (caída libre) o en reposo sobre el suelo, recibe una fuerza (denominada peso) ejercida por la tierra, que lo mueve en el primer caso o lo mantiene inmóvil en el segundo. El cuerpo a su vez ejerce sobre la tierra una fuerza igual y contraria, aunque esta última, debido a la gran masa de la tierra, produce un efecto muy pequeño sobre nuestro planeta.Ejemplo 1.2:
Movimiento de un cohete en el vacío. Una fuerza no se puede ejercer sobre el vacío, necesitando siempre aplicarse sobre otro cuerpo (que a su vez producirá una reacción igual sobre el primero). Para moverse —o más bien acelerar o frenar, es decir, variar el movimiento— en el vacío, un cohete o sonda espacial necesita apoyarse sobre algún medio. Esto se consigue mediante masa expulsada por la tobera, medio en el cual se apoya el cohete, a través de la expulsión de los gases del combustible quemado, propulsión iónica, plasma, u otros medios.
*Las citas han sido extraídas de Isaac Newton, Principios Matemáticos de la Filosofía Natural (2 tomos), traducción espa˜nola de Eloy Rada, Alianza Editorial, 1987.
A continuación te presento una secuencia de imágenes a modo de resumen
