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jueves, 18 de octubre de 2012

LAS LEYES DE NEWTON


La Electrostática en sí misma puede acabar siendo un poco contradictoria. En principio se trata de la rama de la ciencia que estudia las cargas en posiciones estáticas. Pero desde el momento en que comprendemos la Ley de Coulomb vemos que entre esas cargas estáticas aparecen fuerzas. En los típicos problemas de instituto en los que se distribuyen las cargas en puntos fijos del espacio, es obvio que si aparecieran fuerzas, éstas se tendrían necesariamente que mover. Y entonces ya no podríamos hablar más de Electro-estática.

Si por el hecho de aparecer fuerzas las cargas debieran de moverse es debido a la famosa Ley de Newton: F = m · a (Fuerza = Masa por aceleración)

Hasta ahora aún no hemos dedicado todavía el tiempo suficiente a analizar lo que es una fuerza en sí y por qué las fuerzas son tan importantes.

Eso es lo que hizo Isaac Newton cuando unificó la causa que estaba detrás de todas las dinámicas de los cuerpos en sus tres conocidas leyes:
1.      La ley de inercia: por los que los cuerpos se mantienen en movimiento con velocidad constante si no actúa ninguna fuerza sobre ellos (eso implica también que no pueden cambiar de dirección ya que eso conllevaría un cambio de dirección en el vector velocidad)
2.      F = m · a
3.      La ley de acción y reacción: por la que el peso de un cuerpo que pende se iguala a la tensión de la cuerda que lo sujeta, por ejemplo.
F = m a, aunque se exprese de una forma tan sumamente sencilla, tiene su intringulis.

De un lado tenemos que tanto la fuerza como la aceleración son vectores. Por lo tanto son cantidades que disponen de un módulo (la longitud del vector que expresa la intensidad de la fuerza), una dirección y un sentido y se pueden descomponer en tres componentes en virtud de las tres dimensiones espaciales que arbitrariamente podemos referir a un sistema de coordenadas cartesianas (x, y, z) (sistema métrico de representación introducido por René Descartes basado en tres ejes rectos imaginarios que se cruzan en un punto formando ángulos rectos entre sí).

De otro lado tenemos que la aceleración es algo que depende de la variación de la velocidad con el tiempo de la misma manera que la velocidad es la variación de la posición con el tiempo. Con lo que la doble variación de cada una de las coordenadas espaciales de un cuerpo con respecto al tiempo es lo que queda representado por la acelaración.

El mérito de Newton en este campo no sólo reside pues en haber introducido sus tres leyes de la dinámica, sino que comprendiendo la importancia capital del concepto de derivada para poder expresar matemáticamente las variaciones de las posiciones con el tiempo, recuperando ciertos trabajos previos inconclusos le dio el impulso necesario al cálculo diferencial e integral de su propia mano, incorporándolo como parte de su gran libro: Philosophiae naturalis principia mathematica.De esa manera facilitó las herramientas no solamente para poder entender, sino también para poder realizar cálculos a partir de fuerzas y así poder describir las trayectorias de los objetos sometidas a ellas.

La cinemática, la rama de la Física dedicada a describir la trayectoria de los cuerpos, tan sumamente desarrollada por Galileo Galilei, encontraba la causa de tales movimiento en la dinámica, tan meticulosa y precisamente introducida por Isaac Newton.

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