Leyes de Newton y Máquinas Simples: Resumen Completo

Leyes del Movimiento y Máquinas Simples

Aristóteles y el Movimiento

Aristóteles estableció dos tipos de movimiento:

• Movimiento natural: Los objetos buscan su lugar natural de reposo.
• Movimiento violento: Provocado por una fuerza externa.

Según Aristóteles, los cuerpos ligeros ascienden y los pesados caen (movimiento natural). En los movimientos violentos, un cuerpo en reposo solo se mueve si se le aplica una fuerza externa.

El Renacimiento y la Revolución Científica

Los pensadores del siglo XVI no creían que existiera una fuerza capaz de mover la Tierra, concluyendo que se encontraba en su lugar natural de reposo. Sin embargo:

• Copérnico: Formuló su teoría heliocéntrica (la Tierra gira alrededor del Sol) en secreto para evitar persecuciones.
• Galileo: Demostró que la teoría de Copérnico era razonable. Definió la fuerza como cualquier acción de tirar o empujar, e introdujo el concepto de fricción. Demostró que solo se requiere una fuerza para mantener un cuerpo en movimiento cuando hay fricción. En ausencia de fricción, un cuerpo se moverá indefinidamente. Galileo estableció que todo objeto material presenta resistencia a cambiar su estado de movimiento, a lo que llamó inercia. Refutando a Aristóteles, Galileo afirmó: "¡En el espacio no hay fricción, por lo que la Tierra se desplaza alrededor del Sol sin perder rapidez!".

Leyes de Newton

Newton, nacido poco antes de la muerte de Galileo (1643), formuló a los 23 años las leyes del movimiento que reemplazaron las ideas de Aristóteles:

• 1ª Ley - Principio de Inercia: Todo cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza, mantiene su estado de movimiento, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
• 2ª Ley - Principio de Masa: Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, menor será la aceleración que experimente al ser sometido a una fuerza.
• 3ª Ley - Principio de Acción y Reacción: La fuerza que ejerce un cuerpo sobre otro es igual en magnitud y dirección, pero de sentido contrario, a la que el segundo cuerpo ejerce sobre el primero.

Conceptos Fundamentales

• Aceleración: Variación de la velocidad.
• Movimiento: Producto de la fuerza y la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza al centro de giro (distancia perpendicular).
• Momento de una fuerza: Producto entre la fuerza y la distancia perpendicular entre el centro de giro y la línea de acción de la fuerza. Mide la intensidad de un giro. M = F · d

Máquinas Simples

Máquina simple: Cualquier elemento que permita ahorrar, cambiar o trasladar una fuerza.

Palanca

Una palanca es una máquina simple que consiste en una barra rígida que se apoya y puede girar sobre un fulcro (punto de apoyo). Sirve para vencer una fuerza (resistencia) mediante la aplicación de otra fuerza (potencia). Existen tres tipos de palancas:

• 1º género: El fulcro se encuentra entre la potencia y la resistencia. Generalmente, la potencia es menor que la resistencia. Ejemplos: balanza, tijera, alicates, catapulta.
• 2º género: La resistencia se encuentra entre el fulcro y la potencia. Siempre ahorran fuerza, porque el brazo de potencia es mayor que el de resistencia. Ejemplo: carretilla. (P > R)
• 3º género: La potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. No se ahorra fuerza en este tipo de palanca.

Equilibrio en una palanca: El momento de la resistencia debe ser igual al momento de la potencia. (MR = MP)

Poleas

Las poleas son máquinas simples que sirven para transmitir una fuerza. Están formadas por tres partes: la llanta, el cuerpo y el cubo. Existen dos tipos:

• Fijas: Se sostienen en un punto fijo y no ahorran fuerza, se usan por comodidad.
• Móviles: Permiten realizar la mitad de la fuerza, porque la distancia de la potencia es el doble de la distancia de la resistencia.