Primer principio de la dinámica. La inercia

Los experimentos realizados por Galileo le llevaron a afirmar ( Primer principio de la dinámica ) que el movimiento de un cuerpo sobre un plano horizontal no es permanente debido a la existencia de la fuerza de rozamiento que lo frena. Si esta fuerza no existiera, el cuerpo se mantendría indefinidamente en movimiento rectilíneo uniforme.

Es difícil encontrar situaciones en las que la fuerza de rozamiento esté ausente por completo. Lo más aproximado puede ser una superficie de hielo. Un ejemplo claro se encuentra en el espacio exterior: la ausencia casi total de fuerzas de rozamiento permite que todos los cuerpos se desplacen de forma rectilínea aprovechando la velocidad inicial que les proporciona un pequeño impulso.

Primer principio de la dinámica. La inercia

Los cuerpos tienden a conservar su estado de movimiento. Para alterarlo se necesita el concurso de una fuerza.

La inercia es la tendencia de los cuerpos a mantener su estado de movimiento (su velocidad). Se trata de una propiedad inherente a la materia; todos los cuerpos la poseen.

Los viajeros que se encuentran en un vehículo que frena bruscamente se precipitan hacia adelante. La razón es que sobre el vehículo actúa una fuerza que reduce su velocidad, pero sobre los viajeros no; por eso muestran la tendencia a mantener su estado de movimiento, desplazándose involuntariamente hacia delante. Se dice que se mueven por inercia.

Las fuerzas son, pues, indispensables para cambiar la velocidad de los cuerpos. Es necesario que actúe una fuerza resultante sobre un cuerpo en las situaciones siguientes:

• Para ponerlo en movimiento (v0 = 0 pasa a v ≠ 0).
• Para detenerlo (v ≠ 0 pasa a v = 0).
• Para acelerarlo (v1 pasa a v2 siendo v2 > v1).
• Para frenarlo (v1 pasa a v2 siendo v2 < v1).
• Para hacer que describa una curva (la velocidad cambia de dirección).

Los estudios de Galileo sobre la inercia fueron recogidos y reformulados por Newton
con el nombre de “ primer principio de la dinámica ”:

Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es nula, el cuerpo está en reposo, o bien tiene un movimiento rectilíneo uniforme.

F = 0 → a = 0 luego v = cte

Ejercicio resuelto del Primer principio de la dinámica

Un niño sostiene un globo en el interior de un vehículo cerrado. Observando el globo, ¿cómo podríamos saber qué tipo de movimiento realiza el vehículo?

El globo, por la inercia, tiende a mantener su estado de movimiento. Si permanece vertical, sabemos que el vehículo tiene velocidad constante, pero no podemos detectar si está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

Si el globo se inclina hacia adelante significa que el vehículo está frenando, y si se inclina hacia atrás, que el vehículo acelera.

En las curvas, el vehículo cambia la dirección de su velocidad mientras que el globo la mantiene; por tanto, el globo se inclinará hacia la parte exterior de la curva.

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