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U-8
"resistencia a la aceleración" de los cuerpos se
denomina
illercia.
Se dice que el estado "natural" de
los cuerpos es
el
estado de reposo o de movimiento
uniforme, por lo que se entiende que los cuerpos
mantendrían tal estado indefinidamente si no hubiera
ninguna
causa
externa que lo alterara.
La primera ley de Newton proporciona un
criterio para reconocer
cllnlitalivamente
la presencia de
una fuerza no balanceada, a saber:
Si se observa que, en
Lm
momento dado, una
partícula que se venía moviendo en línea recta con
velocidad constante experimenta una variación en su
rapidez o una desviación de la linea recta, enlonces se
puede concluir que en dicho momento entró en
operación una fuerza no balanceada sobre la partícula.
La
fuerza no balanceada es pues la "causa" del cambio
de magnitud y/o dirección de la velocidad, o
sea
de la
aceleración que experimenta
la
partícula.
La primera ley de Newton expresa asimismo
que
toda aceleración es debida a una fue rza.
Uno
puede acelerar un cuerpo jalánd olo o empujándolo
mediante otro cuerpo (por ejemplo el resorte usado en
la experiencia de la Fig.
14-p6).
Pero
hay otras
maneras, que no requieren contacto entre cuerpos: por
ejemplo, simplemente dejamos caer
el
objeto
libremente cerca de la superficie terrestre.
Observamos que
el
objeto cae con una aceleración de
9.8
mi
S2
(aproximadamente). Esta "aceleración de la
gravedad", que nos es muy familiar, debe ser
motivada por una fuerza,
y
esta fue rza debe provenir
de otro cuerpo ajeno al objeto.
Efectivamente, la Tierra
es
la responsable, y la
fuerza ejercida por la Tierra sobre el objeto se
denomina
fuerza grav ita toria,
o
peso
del objeto.
1.3. La segunda ley de Newton
Todos tenemos una noción intuitiva de lo que
es la "masa" de un cuerpo. En nuestras primeras
experiencias con las propiedades de aquello que
entendemos por "masa" quizás no reparamos en el
hecho de que existen dos percepciones d istintas del
concepto: una piedra muy ligera que descanse en el
piso es muy
fácil
de
levantar,
y a la vez es muy fácil de
lar/zar
como proyectil.
Con la acción de levantar la piedra estamos
venciendo la fuerza gravitatoria que la Tierra ejerce
sobre aquella. Podríamos decir que:
La masa de un cuerpo es la medida de la fuerza de
atracción gravitatoria que afro cuerpo ejerce sobre él. Esta
es la "masa gravitatoria" del cuerpo.
Con la acción de lanzar la piedra estamos
venciendo la resistencia que ésta opone contra
cualquier cambio de su velocidad. Ahora podríamos
decir que:
La masa de un cuerpo es la medida de
Sil
inercia,
esto
es,
de la capacidad del cuerpo para resistir cambios de
su
velocidad. Esta es la "masa inercial" del cuerpo.
Ahora bien, es un hecho sorprendente que
ambas medidas ("pesantez" e "inercia") coinciden.
Esto ha sido verifi cado experimentalmente con una
precisión extraordinaria:
Masa gravitatoria
=
Ma sa inercia l
Semejante iguaJdad no es accidental; tiene un
signi fi cado muy profundo, pero no nos corresponde
en este curso introductorio ir más allá de lo que hemos
expuesto.
No habrá necesidad, pues, de distingt.lir entre
masa inercial
y
masa gravitatoria; ambos conceptos
los fundimos en uno sólo:
la
masa del objeto,
a
secas.
La segunda ley de Newton reiaciona la masa
con la fuerza. Hé
aquí
su enunciado original:
(9)
Segunda ley de New ton
La fuerza externa neta que actúa sobre
un
cuerpo material es di rectamente proporcional a la
aceleración del cuerpo, y está en la misma
dirección que ésta.
Matemáticamente,
F
ne1a
C(
a
donde
F
neta
es la fuerza no balanceada y
a
es la
aceleración. Evidentemente, el factor de proporcio–
nalidad debe ser constante,
y
una propiedad
exclusivamente del cuerpo considerado.
Se
le llama
a
este factor la
masa
irlercia l
del cuerpo (o simplemente
la "masa", por lo expticado arriba), y se denota con
" m".
La relación entre
F
neta y
a
se escribe entonces:
(lO)
Expresión matemática de
la
2a. ley
Fneta=m a
La masa inercial "m" de un cuerpo es una
medida cuantitati va de su inercia puesto que, po r (10),
si consideramos dos cuerpos A
y
B, el segundo con el
doble de masa inercial que el primero, entonces para
pr9Qy.cir una misma aceleración a ambos cuerpos es
