Equilibrio traslacional y fricción

Las fuerzas pueden actuar de tal forma que causen el movimiento o que lo eviten. Los grandes puentes deben diseñarse de modo que el esfuerzo global de las fuerzas eviten el movimiento. Las armaduras, vigas, trabes y cables de que están formados deben estar en equilibrio. Dicho de otro modo, las fuerzas resultantes que actúan en cualquier punto de la estructura deben estar equilibradas. Las plataformas, montacargas, ganchos, cables y elevadores e incluso los grandes edificios han de construirse de manera que se conozcan y se controlen y comparen los efectos de la fuerza.

Primera ley de Newton 

por experiencia sabemos que un objeto estacionario permanece en reposo a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Una lata de aceite permanece en la mesa de trabajo hasta que alguien la derriba. un objeto suspendido estará colgado hasta que se suelte. Sabemos que son necesarias las fuerzas para hacer que algo se mueva si originalmente estaba en reposo.

Resulta menos obvio que un objeto en movimiento continuará en ese estado hasta que una fuerza exterior cambie el movimiento. Por ejemplo, una barra de acero que se desliza por el piso de la tienda pronto quedará en reposo debido a su interacción con el piso. La misma barra se deslizaría una distancia mucho mayor, antes de detenerse, si estuviera sobre hielo, lo cual se debe a que la interacción horizontal, llamada Fricción, entre el piso y la barra es mucho mayor que la fricción entre el hielo y la barra. Estos nos sugiere la idea de que una barra que se deslizara sobre una superficie horizontal, totalmente carente de fricción, permanecería moviéndose para siempre.  Tales ideas forman una parte de la primera ley de Newton del movimiento.

Primera ley de Newton. Un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa no equilibrada actué sobre él.

Debido a la existencia de la fricción, no existe ningún cuerpo real que esté totalmente libre de la acción de fuerzas externas. Sin embargo, hay situaciones en las que es posible hacer que la fuerza resultantes sea igual o aproximadamente igual a cero. En tales casos, el cuerpo debe comportarse de acuerdo con la primera ley del movimiento. Puesto que reconocemos que la fricción nunca puede ser eliminada por completo, también debemos aceptar que la primera ley de Newton es una expresión de una situacion ideal. Un volante que gira sobre cojinetes lubricados tienden a mantenerse girado; pero aun la mas leve fricción hará que tarde o temprano se detenga.

Newton llamo inercia a la propiedad de una partícula que le permite mantenerse en un constante estado de movimiento o de reposo. Su primera ley a veces se conoce como ley de inercia. Cuando un automovil se acelera, los pasajeros obedecen esta ley tendiendo a permanecer en reposo hasta que la fuerza externa de los asientos los obliga a moverse. De manera similar, cuando el automovil se detienen los pasajeros continúan en movimiento a rapidez constante hasta que son detenidos por los cinturones de seguridad o por su propio esfuerzo. Toda la materia posee inercia.  

Segunda ley de Newton 

En virtud de que el estado de un objeto en reposo o en movimiento no será modificado sin la acción de una fuerza de equilibrio ahora debemos considerar qué sucede si hay una fuerza resultante. La experiencia nos indica que cuanto más y más grandes fuerzas resultantes se ejerzan en un objeto, más y más grande será el cambio en la velocidad de éste. Además, si se mantiene constante la fuerza resultante  y se aplica a la masas cada vez más grandes, el cambio en la velocidad disminuye. El cambio de velocidad por unidad de tiempo se define como aceleración a.

Newton demostró  que hay una relación directa entre la fuerza aplicada y la aceleración resultante. Por añadidura, probó que la aceleración disminuye proporcionalmente con la inercia o masa (m) del objeto. En la segunda ley de Newton se postula este principio.

Segunda ley de Newton. La aceleración a de un objeto en la dirección de una fuerza resultante (F) es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional a la masa (m).

a = F / m   ó   F= ma