Leyes de Newton: Ejemplos, Formulas, explicaciones, ejercicios

Leyes de Newton: En total son tres los principios que son utilizadas para que el desplazamiento de los cuerpos pueda ser descrito, basándose en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante).

¿Quién fué Isaac Newton y qué son sus leyes?

Isaac Newton fue un científico inglés que vivió en el siglo XVII. Es famoso por muchas cosas, pero una de las más importantes son sus tres leyes del movimiento, conocidas como las leyes de Newton. Estas leyes explican cómo se mueven los objetos y cómo las fuerzas afectan ese movimiento.

Sir Isaac Newton fue un científico que vivió en Inglaterra (1642-1727) que estaba interesado en el movimiento de los objetos en diversas condiciones. Sugirió que un objeto estacionario permanecerá estacionario a menos que una fuerza actúe sobre él y que un objeto en movimiento continuará moviéndose a menos que una fuerza lo frene, lo acelere o cambie su dirección de movimiento. A partir de esto formuló lo que se conoce como la primera ley del movimiento de Newton, una de las 4 Leyes de Newton.

¿Cuántas leyes de newton hay?

Existen en total 4 leyes de Newton y en este artículo te mostramos cuales son y sus formulas con ejemplos prácticos. Seguí leyendo para continuar aprendiendo.

Video Maquetas – Leyes de Newton reflejadas en una maqueta.

✅ Leyes de newton características, importancia, fórmulas

Estas leyes han sido fundamentales para el desarrollo de la física y han tenido un gran impacto en la ciencia y tecnología. Son sencillas de entender pero poderosas ideas que han transformado radicalmente nuestra comprensión del mundo físico. Y nos han permitido desarrollar muchos aspectos importantes de la ciencia y tecnología moderna, desde los cohetes espaciales hasta las computadoras

👉¿Cuáles son las leyes de newton?

• Primera 1era ley o de inercia.
• Segunda 2da ley o fundamental de la dinámica. 
• Tercera 3era ley o principio de acción o reacción.
• Cuarta 4ta ley de gravitación universal

Estas guardan una estrecha relación con la velocidad, fuerza y el desplazamiento de los cuerpos u objetos que constituyen las bases de la mecánica física o clase. Estas fueron planteadas en el año 1687, por Isaac Newton, físico  y matemático.

👉 Primera 1era ley de Newton: Ley de la inercia

La primera ley de Newton, también conocida como la ley de la inercia, dice que un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo y un objeto en movimiento tiende a mantenerse en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él.

La Primera Ley de Newton establece que un objeto permanecerá en reposo o en movimiento uniforme (movimiento con velocidad constante) en línea recta a menos que una fuerza externa desequilibrada (neta o resultante) actúe sobre él.

De otra forma, es imposible que un cuerpo pueda cambiar su estado inicial (ya sea de reposo o movimiento) a no que ser que sean varias las fuerzas intervinientes.

Puede verse como una declaración sobre la inercia, que los objetos permanecerán en su estado de movimiento a menos que una fuerza actúe para cambiar el movimiento. Cualquier cambio en el movimiento implica una aceleración, y luego la Segunda Ley de Newton se aplica.

Imágenes de la primera ley de Newton

Las Imágenes de la primera ley de Newton pueden ayudarte a entenderla mejor. Imagina que estás en un patinete en movimiento. Si dejas de empujar, eventualmente te detendrás. Eso es porque la fricción (una fuerza externa) está actuando sobre ti. Pero en el espacio, donde no hay fricción, si te empujas, seguirás moviéndote para siempre!

La Primera Ley podría verse como un caso especial de la Segunda Ley de las Leyes de Newton para el cual la fuerza externa neta es cero, pero eso conlleva algunas presunciones sobre el marco de referencia en el que se ve el movimiento.

Esta 1era Ley de Newton contiene implicaciones sobre la simetría fundamental del universo en el sentido de que un estado de movimiento en línea recta debe ser tan “natural” como estar en reposo. Si un objeto está en reposo en un marco de referencia, parecerá que se mueve en línea recta para un observador en un marco de referencia que se mueve por el objeto. No hay forma de decir qué marco de referencia es “especial”, por lo que todos los marcos de referencia de velocidad constante deben ser equivalentes.

✅ Ejemplos y aplicaciones de la primera ley de movimiento de Newton en nuestra vida cotidiana y en la física

La ocurrencia de cosas a nuestro alrededor se puede explicar de acuerdo con la primera ley de Newton. Ahora mostraremos aplicaciones de la Primera Ley de Movimiento de Newton Ejemplos en la vida cotidiana :

👉 Bolsas de aire para autos

La función de la bolsa de aire es inflarse en caso de accidente y evitar que la cabeza del conductor golpee el parabrisas. Cuando un automóvil con bolsa de aire se expone a un accidente , la desaceleración repentina en su velocidad provoca la operación de un interruptor eléctrico, y esto inicia una reacción química que produce una sustancia gaseosa que funciona para llenar la bolsa de aire y proteger la cabeza del conductor. .

Las declaraciones tanto de la Segunda Ley como de la Primera Ley aquí suponen que las mediciones se están realizando en un marco de referencia que no se está acelerando. Dicho marco a menudo se denomina “marco inercial”. El enunciado de estas leyes debe generalizarse si se trata de un marco de referencia giratorio o de cualquier marco que se esté acelerando.

✅ Ejemplos de la 1era primera ley de Newton – Ley de la inercia

Ejemplo 1: Cinturon de seguridad

Usamos cinturones de seguridad en los autos. Esto es para protegernos cuando el automóvil se ve involucrado en un accidente. Si un automóvil viaja a 100 km/h, los pasajeros del automóvil también viajan a 100 km/h dentro de ella. 

Cuando el automóvil se detiene repentinamente, se ejerce una fuerza sobre el automóvil (lo que hace que disminuya la velocidad), pero no sobre los pasajeros. 

Los pasajeros seguirán avanzando a 100 km/h de acuerdo con la primera ley de Newton. Si están abrochados, los cinturones de seguridad los detendrán una fuerza mecánica ejerciendo una fuerza sobre ellos y así evitarán que se lastimen.

Ejemplo 2: Una patinadora

Una patinadora sobre hielo se empuja para alejarse del costado de la pista de hielo y patina sobre el hielo. Continuará moviéndose en línea recta a través del hielo a menos que algo la detenga. Los objetos también son así.

Ejemplo 3: Un balón

Un balón que se encuentra en estado de reposo. Para que este objeto puede moverse, necesita que una persona lo patee (fuerza exterior), de no ser así, esta quedará en reposo. Por otro lado, una vez que el balón se desplace, otra fuerza tiene que ser el interviniente para que el cuerpo pueda detenerse y regresar a su estado base.

Si pateamos una pelota de fútbol a través de un campo de fútbol, ​​de acuerdo con la primera ley de Newton, ¡la pelota de fútbol debería seguir moviéndose para siempre! Sin embargo, en la vida real esto no sucede. ¿Está mal la Ley de Newton? Realmente no.

La primera ley de Newton se aplica a situaciones en las que no hay fuerzas externas presentes. Esto significa que la fricción no está presente. En el caso de la patinadora sobre hielo, el rozamiento entre los patines y el hielo es muy pequeño y seguirá desplazándose bastante distancia.

En el caso del balón de fútbol también sucede lo mismo, al girar el balón existen fuerzas como la gravedad hacia abajo y el rosamiento en el suelo (pasto) que lo detiene.

✅ Fórmula de la primera 1era ley de Newton es:

       Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0

Si la fuerza neta (Σ F) que se aplica por un objeto es igual a cero, la aceleración de la misma, como producto de la división entre la velocidad y tiempo (dv/dt), también va a ser igual a cero.

Pese a que es una de las primeras de desplazamiento planteado por Newton, anteriormente esto ya había sido propuesto por Galileo Galilei. Es por eso que, la exposición de la ley se lo atribuye a las Leyes de Newton pero autor original es Galileo Galilei.

👉 Segunda 2da ley de Newton: Ley fundamental de la dinámica

La segunda ley de Newton dice que la fuerza aplicada a un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por su aceleración. En otras palabras, si empujas un objeto, se moverá más rápido y si el objeto es más pesado, necesitarás más fuerza para moverlo.

Esta ley plantea que la fuerza neta que se le emplea a un objeto es igual a la aceleración que toma durante su desplazamiento.

Un buen ejemplo para entender esto son los ejercicios de la segunda ley de Newton. Imagina que estás jugando al fútbol. Si pateas la pelota suavemente, no irá muy lejos. Pero si le das una patada fuerte, ¡la pelota volará!

Ejercicio de la Segunda Ley de Newton

Imagina que tienes una caja de 10 kg y quieres moverla por el suelo. Decides empujarla con una fuerza de 20 N. ¿Cuál será la aceleración de la caja?

Para resolver este problema, puedes usar la segunda ley de Newton, que dice que la fuerza es igual a la masa del objeto multiplicada por su aceleración. En este caso, puedes despejar la aceleración (a) de la ecuación:

F = m * a

Donde:

• F es la fuerza (20 N)
• m es la masa de la caja (10 kg)
• a es la aceleración que queremos encontrar

Despejando a, obtenemos:

a = F / m = 20 N / 10 kg = 2 m/s²

Por lo tanto, la aceleración de la caja será de 2 m/s².

Este es solo un ejemplo sencillo. Los ejercicios de la segunda ley de Newton pueden ser mucho más complejos, especialmente cuando se incluyen otras fuerzas como la fricción o la gravedad, o cuando se consideran movimientos en más de una dimensión.

Si una fuerza resultante actúa sobre un cuerpo, hará que el cuerpo se acelere en la dirección de la fuerza resultante. La aceleración del cuerpo será directamente proporcional a la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. La representación matemática es:

De acuerdo con la primera ley de Newton, a las cosas “les gusta seguir haciendo lo que están haciendo”. En otras palabras, si un objeto se mueve, tiende a seguir moviéndose (en línea recta ya la misma velocidad) y si un objeto está parado, tiende a permanecer estacionario. Entonces, ¿cómo comienzan a moverse los objetos?

✅ Ejemplo de la 2da segunda ley de Newton – Ley fundamental de la dinámica

Veamos el ejemplo de una caja sobre una mesa áspera con 10 kg de peso. Si empujamos ligeramente sobre la caja como se indica en el diagrama, la caja no se moverá. Digamos que aplicamos una fuerza de 100 Newton, sin embargo, la caja permanece estacionaria. En este punto una fuerza de fricción de también 100 Newton está actuando sobre la caja, evitando que la caja se mueva. 

Si aumentamos la fuerza, digamos a 150 Newton, allí la caja ya comienza a moverse. Entonces para poder mover la caja, debemos empujar lo suficientemente fuerte como para superar la fricción y luego mover la caja. Si por lo tanto aplicamos una fuerza de 200 Newton recordando que una fuerza de fricción de 100 Newton está presente, la fuerza aplicada superará en gran medida a la fuerza de fricción entonces la caja se moverá con una mayor aceleración. Entonces para acelerar un objeto debemos tener una fuerza resultante mayor a la fricción actuando sobre el bloque.

✅ Fórmula de la segunda ley de Newton:

F=m.a

En donde: F= (fuerza neta); m= (masa, se expresa en kg) y a= (aceleración, este se expresa en m/s2 “metro por segundo al cuadrado).

✅ Segunda ley de movimiento de Newton y sus aplicaciones

“Si una fuerza afecta a un objeto, el objeto gana aceleración, proporcional a su fuerza e inversamente proporcional a su masa”.

👉 Aplicación de la vida cotidiana y en la física de la segunda ley de Newton

Por ejemplo, en las carreras de autos y en la mecánica, los ingenieros intentan mantener la masa del vehículo lo más baja posible, ya que una masa menor significa una mayor aceleración, y cuanto mayor sea la aceleración, mayores serán las posibilidades de ganar la carrera.

Cuando pateamos la pelota, ejercemos fuerza en una dirección específica, que es la dirección en la que se moverá la pelota. Además, cuanto más fuerte se patea el balón, más fuerza le aplicamos y más lejos está el balón.

👉 Tercera 3era ley de Newton: Principio de acción y reacción

Esta ley establece que toda acción produce una reacción proporcional, pero en sentido opuesto. La tercera ley del movimiento de Newton se ocupa de la interacción entre pares de objetos. 

La tercera ley de Newton dice que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que cualquier fuerza que ejerzas sobre algo, ese algo ejercerá la misma fuerza sobre ti, pero en dirección opuesta.

Un ejemplo de esto son los ejercicios de la tercera ley de Newton. Cuando saltas, empujas el suelo hacia abajo (acción), y el suelo te empuja hacia arriba con la misma fuerza (reacción), lo que te permite saltar.

Ejercicio de la Tercera Ley de Newton

Imagina que estás jugando a tirar de la cuerda con un amigo. Ambos tiran de la cuerda con una fuerza de 50 N. ¿Cuál es la fuerza que tu amigo ejerce sobre ti y cuál es la fuerza que tú ejerces sobre tu amigo?

Para resolver este problema, puedes usar la tercera ley de Newton, que dice que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. En este caso, la fuerza que tú ejerces sobre tu amigo (acción) es igual a la fuerza que tu amigo ejerce sobre ti (reacción).

Por lo tanto, la fuerza que tu amigo ejerce sobre ti es de 50 N y la fuerza que tú ejerces sobre tu amigo también es de 50 N. Sin embargo, estas fuerzas actúan en direcciones opuestas.

Este es solo un ejemplo sencillo. Los ejercicios de la tercera ley de Newton pueden ser mucho más complejos, especialmente cuando se consideran situaciones con más de dos fuerzas o cuando se consideran movimientos en más de una dimensión.

✅ Ejemplo de la 3era tercera ley de Newton – Principio de acción y reacción

Por ejemplo, si sostienes un libro contra una pared, estás ejerciendo una fuerza sobre el libro (para mantenerlo allí) y el libro ejerce una fuerza sobre ti (para evitar que te caigas a través del libro). 

Esto puede sonar extraño, pero si el libro no te empujara, ¡tu mano atravesaría el libro! Estas dos fuerzas (la fuerza de la mano sobre el libro (F1) y la fuerza del libro sobre la mano (F2) se denominan un par de fuerzas de acción-reacción. Tienen la misma magnitud, pero actúan en direcciones opuestas y actúan sobre diferentes objetos (una fuerza está sobre el libro y la otra sobre tu mano).

Hay otro par de fuerzas de acción-reacción presentes en esta situación. El libro está empujando contra la pared (fuerza de acción) y la pared está empujando al libro (reacción). La fuerza del libro en la pared (F3) y la fuerza de la pared sobre el libro (F4) se muestran en el diagrama.

✅ Fórmula de la Tercera 3era ley de Newton:

       F_1-2 = F_2-1

Fórmula de la tercera ley de Newton: La fuerza del cuerpo 1 encima del cuerpo 2 (F_1-2), o fuerza de acción, es proporcional a la fuerza del cuerpo 2 encima del cuerpo 1  (F_2-1), o fuerza de reacción.  La fuerza de reacción ganará la misma intensidad y dirección que la fuerza que actúa, pero en la dirección opuesta.

👉 Ejemplos y Aplicaciones de la Tercera Ley de Movimiento de Newton en la vida diaria y en la física

Los ingenieros aplican la tercera ley de Newton cuando diseñan cohetes y otros dispositivos, por ejemplo, la avalancha de gases del cohete cuando se enciende hace que aumente su velocidad.

Cuando una persona camina, afecta fuertemente a la tierra y la tierra también la afecta fuertemente, por lo que tanto la tierra como la persona se afectan entre sí.

Si saltas, tus pies aplican fuerza al suelo, y la tierra aplica una fuerza de reacción igual y opuesta que te empuja por el aire.

Cuando una persona está en el agua, el agua empuja a la persona hacia adelante mientras que la persona empuja el agua hacia atrás, ambos se afectan mutuamente.

Los helicópteros crean poder de sustentación empujando el aire hacia abajo, exponiéndolo así a una fuerza de reacción ascendente.

Los pájaros y los aviones también vuelan aplicando fuerza en el aire en dirección opuesta a cualquier fuerza que necesiten. Por ejemplo, las alas del pájaro empujan el aire hacia adelante y hacia atrás para levantar el movimiento hacia adelante.

⏳ Ejercicios de leyes de Newton 

Ejemplo:

Planteamos el caso de mover un sofá u otro objeto con un peso mayor. Al momento de accionar la fuerza sobre el cuerpo este se moverá, pero igualmente produce una fuerza de reacción en sentido opuesto, y esto nos damos cuenta al percibir cierta reacción por parte del objeto.

👉 Cuarta 4ta ley de Newton: ley de gravitación universal

Además de las tres leyes del movimiento, Newton también formuló la ley de gravitación universal. Esta ley dice que todos los objetos en el universo se atraen entre sí con una fuerza que depende de sus masas y de la distancia que los separa.

Un ejemplo de esto es cómo la Tierra nos atrae hacia ella, lo que nos mantiene en el suelo. Sin esta fuerza de gravedad , caerías hacia arriba en lugar de hacia abajo. ¡Qué locura, verdad?

Esta constituye que la fuerza de atracción entre dos objetos será igual al producto de sus masas. La magnitud de atracción tendrá mayor fuerza mientras que los cuerpos sean masivos y próximos.

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✅ Fórmula de la 4ta ley de Newton:

F= G m1.m2/d2

La fuerza aplicada en ambos cuerpos con masa (F) es proporcional a la constante de gravitación universal (G). La segunda citada, se consigue tras la división del producto de los dos masas comprometidas (m1.m2) entre el espacio que los divide, elevada al cuadrado (d2).

Ejemplo de la 4ta ley de las Leyes de Newton:

Esta puede ser hallada en la acción gravitatoria que poseen dos bolas de boliche. Cuando más cerca esté una de la otra, mayor será la atracción.

👉 Video de leyes y formulas de newton

⏳ Leyes de newton conclusión y resumen corto

La primera ley, conocida como la ley de inercia, establece que un cuerpo permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a una velocidad constante a menos que sea actuado por una fuerza externa. La segunda ley, llamada ley del movimiento, establece que la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. La tercera ley, denominada acción-reacción o ley de acción-reacción, establece que cuando dos objetos interactúan, siempre existen fuerzas iguales e opuestas acting entre ellos.

¿Cómo se aplican las leyes de Newton en la vida real?

Las leyes de Newton no son solo teoría, se aplican en nuestra vida diaria de muchas formas. Aquí te presentamos algunos ejemplos:

Primera Ley de Newton en la Vida Diaria

Imagina que estás en un autobús que se detiene repentinamente. Tu cuerpo tiende a seguir en movimiento debido a la inercia, lo que te empuja hacia adelante. Esto es precisamente lo que la ley de la inercia predice: un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él.

Segunda Ley de Newton en la Vida Diaria

La segunda ley de Newton se puede observar cuando empujamos un carrito de compras. Cuanto más pesado esté el carrito (mayor masa), más fuerza necesitaremos para moverlo (mayor aceleración). Esto es exactamente lo que la segunda ley de Newton postula: la fuerza requerida para mover un objeto es directamente proporcional a su masa y a la aceleración deseada.

Tercera Ley de Newton en la Vida Diaria

Un ejemplo cotidiano de la tercera ley de Newton es cuando saltamos desde una superficie. Al aplicar una fuerza hacia abajo (acción), la superficie nos devuelve una fuerza igual pero en sentido opuesto (reacción), lo que nos permite saltar.

¿Cómo se representan las leyes de Newton?

Las leyes de Newton se pueden representar de muchas formas. Por ejemplo, puedes encontrar imágenes de las leyes de Newton que muestran cómo funcionan. También puedes encontrar ejercicios de las leyes de Newton que te ayudan a entenderlas mejor a través de la práctica. Incluso puedes encontrar comics de las leyes de Newton que las explican de una manera divertida y fácil de entender.

¿Cómo se aplican las leyes de Newton en la ciencia y la tecnología?

Las leyes de Newton son fundamentales en muchas áreas de la ciencia y la tecnología. Por ejemplo, se utilizan en la ingeniería para diseñar vehículos y edificios, en la física para entender cómo funciona el universo, y en la medicina para entender cómo se mueven los cuerpos humanos.

Mapa conceptual y mental del esquema del enunciado de las leyes de Newton

Conclusión

Las leyes de Newton son fundamentales para entender el mundo que nos rodea. Aunque pueden parecer complicadas al principio, una vez que las entiendes, te das cuenta de que están en todas partes en nuestra vida diaria. Así que la próxima vez que veas un coche en movimiento o una pelota rodando, ¡recuerda las leyes de Newton!

Preguntas Frecuentes

Testimonios

1. “Este artículo realmente me ayudó a entender las leyes de Newton. Los ejemplos de la vida real hicieron que los conceptos fueran fáciles de entender.” – Juan, estudiante de secundaria.
2. “Como profesora de física, siempre estoy buscando formas de hacer que los conceptos sean más accesibles para mis estudiantes. Este artículo hace un gran trabajo al explicar las leyes de Newton de una manera que los adolescentes pueden entender.” – María, profesora de física.
3. “Me encantó cómo este artículo desglosó las leyes de Newton y las aplicó a situaciones de la vida real. ¡Hizo que la física pareciera mucho menos intimidante!” – Pedro, padre de un estudiante de secundaria.
4. “Este artículo fue una gran ayuda para mi tarea de física. Los ejemplos me ayudaron a entender cómo aplicar las leyes de Newton.” – Ana, estudiante de secundaria.
5. “Como alguien que siempre ha luchado con la física, este artículo fue una revelación. Las leyes de Newton nunca habían tenido tanto sentido para mí.” – Luis, estudiante de secundaria.

Conclusión

Las leyes de Newton son fundamentales para entender cómo funciona el mundo a nuestro alrededor. Aunque pueden parecer complicadas al principio, una vez que las entiendes, te das cuenta de que están en todas partes en nuestra vida diaria. Así que la próxima vez que veas un coche en movimiento o una pelota rodando, ¡recuerda las leyes de Newton!

Resumen completo de las leyes de Newton en PDF aquí