Fundamentos de las Leyes de Newton y Sistemas de Energía
Leyes de Newton
Primera Ley: Ley de la Inercia
La ley de inercia dice que un objeto mantiene su estado de reposo o movimiento indefinidamente salvo que aparezca alguna fuerza que lo modifique. Esta ley explica por qué un objeto no se mueve por sí solo o por qué el rozamiento es la fuerza responsable de que un objeto en movimiento termine parándose.
Segunda Ley: Ley Fundamental de la Dinámica
La ley fundamental de la dinámica dice que, cuando sobre un objeto actúa una fuerza, adquiere una aceleración, en la misma dirección y sentido, inversamente proporcional a la masa del objeto (F=m·a). Esta ley explica por qué los objetos, cuando se mueven, lo hacen siguiendo una trayectoria determinada, recorren un mayor o menor espacio, tienen una duración y lo hacen a una u otra velocidad.
Tercera Ley: Principio de Acción y Reacción
La tercera ley, o principio de acción y reacción, dice que cuando un objeto A ejerce una fuerza sobre otro B, aparece una fuerza igual y contraria de B sobre A. Esta ley explica por qué el suelo no se hunde ante el peso de un objeto (aparece la llamada fuerza normal que ejerce el suelo sobre el objeto) o que los gases que un cohete expulsa sean la explicación de que ascienda verticalmente.
Transferencia de Energía
Una mejor comprensión de los procesos de transferencia energética requiere conocer, además de entre qué sistemas materiales ocurre, el emisor y el receptor, la forma en que se transfiere. La respuesta física es muy sencilla: la energía de un sistema material solo se puede transferir mediante trabajo o calor.
Variables de Estado y Transferencia
- E2: energía del sistema en el estado 1.
- E1: energía del sistema en el estado 2.
- W: trabajo realizado sobre el sistema.
- Q: calor aportado al sistema.
Transformación de la Energía
Es común utilizar una idea de transformación de la energía que indicaría, según su nombre, un cambio de forma. Así, la idea de transformación significaría propiamente que la energía, cuando se transfiere, puede pasar de una forma a otra.
Componentes de la Energía del Sistema
- U: energía interna del sistema.
- EM: energía mecánica del sistema.
- Ep: energía potencial del sistema.
- Ec: energía cinética del sistema.