Explicame con un ejemplo la primera ley de Newton.
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La Primera Ley de Newton, también conocida como Ley de Inercia, establece que los objetos tienden a mantener su estado de movimiento. Observemos esta pelota sobre una superficie: permanece en reposo debido a su inercia. Solo cuando aplicamos una fuerza externa, como empujarla, la pelota cambia su estado y comienza a moverse.
El enunciado formal de la Primera Ley de Newton establece que un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento continúa moviéndose a velocidad constante en línea recta, a menos que una fuerza externa neta actúe sobre él. Observemos dos casos: este bloque naranja permanece estático porque no hay fuerzas netas actuando, mientras que este bloque verde se mueve a velocidad constante sobre una superficie sin fricción, manteniendo su estado de movimiento uniforme.
Analicemos un ejemplo cotidiano: los pasajeros en un autobús. Inicialmente, el autobús y los pasajeros se mueven juntos a velocidad constante. Cuando el conductor frena bruscamente, el autobús se detiene debido a la fuerza de frenado, pero los pasajeros mantienen su velocidad original por inercia. Por eso se mueven hacia adelante hasta que el respaldo del asiento actúa como fuerza externa y los detiene. Este fenómeno explica la importancia de los cinturones de seguridad.
Analicemos las fuerzas mediante diagramas de cuerpo libre. En el primer caso, un objeto en reposo tiene fuerzas equilibradas: el peso hacia abajo se equilibra con la fuerza normal hacia arriba, resultando en fuerza neta cero. En el segundo caso, un objeto en movimiento rectilíneo uniforme también tiene fuerzas equilibradas: la fuerza aplicada se equilibra con la fricción. En el tercer caso, cuando las fuerzas están desequilibradas, la fuerza aplicada es mayor que la fricción, produciendo una fuerza neta que causa aceleración.
La Primera Ley de Newton, también conocida como Ley de la Inercia, es uno de los principios fundamentales de la física. Esta ley establece que un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento continúa moviéndose en línea recta a velocidad constante, a menos que una fuerza neta externa actúe sobre él.
Consideremos un ejemplo simple: un libro sobre una mesa. El libro permanece en reposo porque las fuerzas que actúan sobre él están equilibradas. El peso del libro actúa hacia abajo, mientras que la fuerza normal de la mesa actúa hacia arriba con la misma magnitud. Como la fuerza neta es cero, el libro mantiene su estado de reposo.
Ahora consideremos un objeto en movimiento uniforme. Imaginemos una pelota deslizándose sobre hielo muy liso. La pelota mantiene una velocidad constante porque no hay fricción significativa que se oponga a su movimiento. La fuerza neta horizontal es cero, por lo que no hay aceleración. La pelota continuará moviéndose en línea recta hasta que una fuerza externa la detenga.
Pero, ¿qué sucede cuando aplicamos una fuerza externa? El objeto cambia su estado de movimiento. Si estaba en reposo, comenzará a moverse. Si ya se movía, cambiará su velocidad. Por ejemplo, al empujar una caja, la fuerza aplicada supera la fricción, resultando en una fuerza neta diferente de cero, lo que causa aceleración.
Resolvamos un problema práctico: un libro de 2 kilogramos está sobre una mesa. Primero identificamos las fuerzas que actúan sobre él: el peso hacia abajo y la fuerza normal hacia arriba. Calculamos el peso: W igual a mg, que es 2 kilogramos por 9.8 metros por segundo cuadrado, igual a 19.6 newtons hacia abajo. Por equilibrio, la fuerza normal debe ser igual al peso: 19.6 newtons hacia arriba. La fuerza neta es cero, por lo que el libro permanece en reposo, confirmando la Primera Ley de Newton.