Andamos siempre pensando si entendemos las leyes de la relatividad de Einstein o entendemos o concebimos cómo funciona la física cantica. Pero lo cierto y verdad es que para casi todo lo cotidiano basta con entender las leyes de Newton, excepto para el GPS de los teléfonos que sin Einstein funcionarían mal, por aquello de la relatividad de los movimientos de los satélites y nosotros. Así que dejo un breve resumen de las leyes de Newton y sus aplicaciones prácticas, en lo fundamental para entender lo que es la masa y el peso o el movimiento de las cosas en la Tierra.
Asi que vamos al principio: El resumen de las
leyes de Newton de forma concisa y fácil de entender:
Las leyes de Newton son
tres principios fundamentales que describen cómo se mueven los objetos. Sirven
como base para la mecánica clásica y nos ayudan a comprender el movimiento de
todo, desde una pelota hasta los planetas.
·
Primera Ley (Ley de la Inercia): Un objeto en reposo permanecerá en reposo, y un objeto en
movimiento continuará moviéndose en línea recta a velocidad constante, a menos
que una fuerza externa actúe sobre
·
Segunda
Ley: La fuerza neta aplicada sobre un objeto es igual al producto de su
masa por la aceleración. En otras palabras, cuanto más fuerte empujes algo, más
rápido se moverá.
·
Tercera Ley: Por cada acción hay una
reacción igual y opuesta. Cuando empujas algo, ese algo te empuja a ti con la
misma fuerza pero en dirección contraria.
Pero ahora aparece el lio
de que pesa una cosa y que masa tiene. En los súper nos vende un Kg de
patatas como peso, y realmente es un newton, pues el peso se mide en Newton y
no en Kg que es la medida de la masa, y ahora, nos pondremos tristes pues no
traemos un kg de masa, sino 100 gramos, que por 10 es aproximadamente un Newton
de peso, ¡hay que ver con que tampoco
nos alimentamos!
La diferencia entre masa y
peso es un concepto que a veces confunde. Aquí te lo explico de forma sencilla:
·
Masa: Imagina que la masa es la cantidad
de "materia" que tiene un objeto. Es como contar cuántas partículas
forman ese objeto. La masa siempre es la misma, sin importar dónde estés. Se
mide en kilogramos (kg). Lo mejor de la masa es que cuando te pesas, si divides
por diez, es la masa que tienes aproximadamente y te pondrá más contento, pero
ojo en la Luna no dividas por diez.
·
Peso: El peso es la fuerza con la que la
gravedad tira de un objeto. Es como si la Tierra te jalara hacia abajo. El peso
puede cambiar dependiendo de la gravedad. Por ejemplo, pesas menos en la Luna
porque la gravedad allí es menor. Se mide en newtons (N).
Para resumir:
·
Masa: Cantidad de materia. Siempre igual.
Se mide en kg.
·
Peso: Fuerza de la gravedad sobre un
objeto. Puede variar. Se mide en N.
Ejemplo: Imagina una
pesa de 1 kg. Esa pesa siempre tendrá 1 kg de masa, tanto en la Tierra como en
la Luna. Sin embargo, pesará menos en la Luna porque la gravedad es menor, la
compra también pesara menos.
La Ley de Newto que estamos aplicando constantemente en nuestro dia a dia es La Segunda Ley de Newton, conocida como el Principio Fundamental de la Dinámica.
La ley se expresa con la fórmula F=m x a (Fuerza = masa × aceleración) y nos dice dos cosas principales que vemos constantemente:
A mayor Fuerza, mayor Aceleración: Si aplicas más fuerza a un objeto, este se moverá más rápido (acelerará) en la dirección de la fuerza.
A mayor Masa, menor Aceleración (con la misma Fuerza): Si el objeto es más pesado (mayor masa), necesitarás más fuerza para que acelere lo mismo.
Ejemplos de la segunda ley de Newton:
1. Empujar un Carro de Compra: Carro Vacío vs. Lleno: Si empujas un carro de supermercado vacío (poca masa) con una fuerza moderada, este acelera fácilmente. Si el carro está lleno de comida (mucha más masa), tienes que aplicar una fuerza mucho mayor para lograr la misma aceleración.
2. Patear una Pelota ⚽
Fuerza y Velocidad: Cuando pateas un balón de fútbol, la fuerza de tu pie determina la aceleración (qué tan rápido sale) de la pelota. Cuanto más fuerte pateas (mayor fuerza), más rápido acelera y más lejos llega.
Masa de la Pelota: Si patearas una bola de boliche (mucha masa) con la misma fuerza que usas para un balón de fútbol (poca masa), la bola de boliche apenas se movería (poca aceleración).
3. Acelerar un Vehículo:
Acelerador: Cuando pisas el acelerador de un coche, el motor aplica una fuerza sobre las ruedas. Esta fuerza hace que el coche acelere. Si pisas más a fondo (más fuerza), el coche acelera más rápidamente.
Camión vs. Coche: Un camión de carga (gran masa) necesita un motor mucho más potente (que aplique mucha más fuerza) que un coche pequeño (poca masa) para alcanzar la misma velocidad en el mismo tiempo.
Esta ley es esencial para entender por qué las cosas se mueven, se detienen o cambian de dirección.
Este video explica la Segunda Ley de Newton con ejemplos muy visuales:
Y por último, para entender lo cotidiano hay que saber que es la fuerza de la gravedad y su relación con las leyes de Newton.
La fuerza de gravedad (o gravitación) es la manifestación de una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y fue descrita por Isaac Newton en su Ley de Gravitación Universal.
Apunte; Einstein la manejo en sus ecuaciones y predijo que la gravedad debía notarse como una onda, las ondas gravitacionales. Se ha tardado un siglo, más o menos, en detectar las ondas gravitacionales que confirman en esa parte la teoría de la relatividad. ¡Cuando las matemáticas van por delante se avanza más que cuando la física los hace! Aunque hay siempre que casar las dos.
La gravedad es la fuerza de atracción que ejercen entre sí todos los objetos que tienen masa en el universo. No es exclusiva de los planetas; tu cuerpo atrae a otros objetos y viceversa, pero esta fuerza solo es notable cuando al menos uno de los objetos es extremadamente masivo (como la Tierra).
La Ley de Gravitación Universal de Newton se resume en la siguiente fórmula:
F = G *(m1*m2)/r^2
Esta fórmula establece que la fuerza de atracción (F) es:
Directamente proporcional al producto de sus masas (m1 y m2): Cuanto más masivos sean los objetos, mayor es la fuerza de atracción.
Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) que los separa: Cuanto más lejos estén, menor será la fuerza de atracción.
Y aunque la Ley de Gravitación Universal es un concepto independiente de las Leyes de Newton, la gravedad, como fuerza, se relaciona directamente con las tres leyes de Newton:
A. Con la Segunda Ley F=m*a
La gravedad es la fuerza que le da peso a un objeto y que provoca su aceleración cuando cae.
El Peso (W) de un objeto es simplemente la fuerza de gravedad (F) que actúa sobre él: W=F.
Si combinamos esto con la Segunda Ley P=m*g, la fuerza de gravedad provoca una aceleración específica.
En la Tierra, esa aceleración es la aceleración de la gravedad (g), que es aproximadamente 9.8 m/s2., para facilitar su uso mental se suele considerar como 10 m/s2
Por lo tanto, como se ha dicho antes, el peso es la fuerza con la que un planeta atrae un objeto, y su fórmula es:
Peso=masa x aceleración de la gravedad → W=m*g
B. Con la Tercera Ley (Acción y Reacción)
La gravedad siempre actúa en pares de acción y reacción.
Cuando la Tierra te atrae (acción), tú también atraes a la Tierra con una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta (reacción).
Aunque la fuerza es la misma, la aceleración que sufre la Tierra es indetectable debido a su enorme masa, lo que se explica perfectamente por la Segunda Ley (a=F/m): como la masa (m) de la Tierra es inmensa, la aceleración (a) que experimenta es minúscula.
C. Con la Primera Ley (Inercia)
La gravedad es la fuerza externa que actúa sobre un objeto en movimiento o reposo para cambiar su estado.
Por ejemplo, si lanzas una pelota horizontalmente, la inercia (Primera Ley) la mantendría en línea recta, pero la fuerza de la gravedad (la fuerza externa) es la que constantemente curva su trayectoria hacia el suelo.
Para entender mejor cómo se relacionan la gravedad y la masa en estos conceptos, puedes ver el siguiente video:
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