Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones
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Introducción
La Dinámica estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las causas que
los provocan, en concreto las fuerzas que actúan sobre ellos. Aquı́ estudiaremos la Dinámica
desde el punto de vista de la Mecánica Clásica, que es apropiada para el estudio dinámico de
sistemas grandes en comparación con los átomos (∼ 10 −10 m) y que se mueven a velocidades
mucho menores que las de la luz (∼ 3,0 × 10 8 m/s).
Para entender estos fenómenos, el punto de partida es la observación del mundo cotidiano. Si
se desea cambiar la posición de un cuerpo en reposo es necesario empujarlo o levantarlo, es decir,
ejercer una acción sobre él. Aparte de estas intuiciones básicas, el problema del movimiento es
muy complejo. Todos los movimientos que se observan en la Naturaleza (caı́da de un objeto
en el aire, movimiento de una bicicleta o un coche, de un cohete espacial, etc) son realmente
complicados.
Estas complicaciones motivaron que el conocimiento sobre estos hechos fuera erróneo du-
rante muchos siglos. Aristóteles pensó que el movimiento de un cuerpo se detiene cuando la
fuerza que lo empuja deja de actuar. Posteriormente se descubrió que esto no era cierto, pero el
gran prestigio de Aristóteles como filósofo y cientı́fico hizo que estas ideas perduraran muchos
siglos.
Un avance muy importante se debió a Galileo (1564-1642) quién introdujo el método cientı́fi-
co, que enseña que no siempre se debe creer en las conclusiones intuitivas basadas en la obser-
vación inmediata, pues esto lleva a menudo a equivocaciones. Galileo realizó un gran número
de experiencias en las que se iban cambiando ligeramente las condiciones del problema y mi-
dió los resultados en cada caso. De esta manera pudo extrapolar sus observaciones hasta llegar
a entender un experimento ideal. En concreto, observó cómo un cuerpo que se mueve con velo-
cidad constante sobre una superficie lisa se moverá eternamente si no hay rozamientos ni otras
acciones externas sobre él.
Inmediatamente se presentó otro problema: ¿si la velocidad no lo revela, qué parámetro del
movimiento indica la acción de fuerzas exteriores? Galileo respondió también a esta pregunta,
pero Newton (1642-1727) lo hizo de manera más precisa: no es la velocidad sino su variación
la consecuencia resultante de la acción de arrastrar o empujar un objeto.
Esta relación entre fuerza y cambio de velocidad (aceleración) constituye la base fundamen-
tal de la Mecánica Clásica. Fue Isaac Newton (hacia 1690) el primero en dar una formulación