Primera ley de Newton (inercia)

La primera ley de Newton dice que, si la fuerza externa neta sobre un objeto es cero, su velocidad permanece constante. Así, un objeto o bien permanece en reposo o sigue moviéndose en línea recta con rapidez constante.

Esta afirmación se aplica en un marco inercial, es decir, un sistema de referencia no acelerado. La ley también se llama ley de la inercia porque la inercia es la tendencia de la materia a resistirse a cambios en la velocidad.

La primera ley de Newton en una línea

En un marco inercial,

$$\sum \vec{F}_{\text{ext}} = 0 \Rightarrow \vec{v} = \text{constant}$$

La palabra "constante" importa. Una velocidad constante puede ser cero, lo que significa reposo, o puede ser cualquier movimiento uniforme en línea recta.

Qué significa la inercia en lenguaje sencillo

A veces se dice que los objetos en movimiento "quieren seguir moviéndose". Eso se acerca a la idea, pero es incompleto. La idea más precisa es que los objetos no cambian su velocidad a menos que actúe una fuerza externa neta.

La velocidad incluye la dirección además de la rapidez. Por eso, girar cuenta como un cambio de velocidad aunque la rapidez siga siendo la misma. Si la dirección cambia, la fuerza externa neta no es cero.

Ejemplo resuelto: un disco deslizándose sobre hielo liso

Supón que un disco de hockey ya se está deslizando hacia el este a $3\ \mathrm{m/s}$. Después de que el palo pierde contacto, imagina que el hielo es lo bastante liso como para que la fricción sea despreciable durante los siguientes segundos.

Entonces la fuerza externa neta es aproximadamente cero, así que la primera ley de Newton predice que el disco seguirá moviéndose hacia el este a unos $3\ \mathrm{m/s}$ en línea recta.

Si el disco se desacelera, eso te dice que la fuerza externa neta en realidad no era cero. En hielo real, la fricción y la resistencia del aire suelen hacer que la rapidez disminuya un poco, así que la predicción de velocidad constante solo es tan buena como esa aproximación.

Este es el hábito principal que debes desarrollar: primero pregunta si la fuerza externa neta es cero. Si lo es, espera velocidad constante. Si la velocidad cambia en magnitud o en dirección, la fuerza externa neta no puede ser cero.

Errores comunes con la primera ley de Newton

• Pensar que se necesita una fuerza para mantener un objeto moviéndose con velocidad constante. Se necesita una fuerza neta para cambiar la velocidad, no para mantenerla.
• Tratar "fuerza cero" como si fuera lo mismo que "movimiento cero". Fuerza neta cero también puede significar movimiento uniforme.
• Olvidar que un giro cambia la velocidad. El movimiento circular no es un ejemplo de la primera ley de Newton porque la dirección cambia continuamente.
• Llamar a la inercia un empuje o un tirón. La inercia es una propiedad de la materia, no una fuerza adicional.

Cuándo se usa la primera ley de Newton

La primera ley de Newton es el punto de partida para analizar fuerzas. Antes de calcular nada, preguntas si el movimiento sugiere fuerza neta cero o fuerza neta distinta de cero.

También explica por qué el cinturón de seguridad es importante. Cuando un coche se detiene de repente, tu cuerpo tiende a conservar su velocidad anterior. El cinturón proporciona la fuerza externa que cambia ese movimiento de forma segura.

En física introductoria, la ley también se usa para justificar modelos simples. Por ejemplo, el movimiento horizontal de un proyectil suele tratarse como un movimiento de velocidad constante cuando se ignora la resistencia del aire, porque entonces se considera que la fuerza neta horizontal es cero.

Prueba un caso parecido

Prueba tu propia versión con una situación cotidiana: un libro en reposo sobre una mesa, un disco que se desliza después de un golpe o un pasajero que se va hacia delante cuando un coche frena. Empieza con una pregunta: ¿la fuerza externa neta es cero? Esa comprobación suele decirte si la primera ley de Newton se aplica directamente o si después necesitas la segunda ley de Newton.