Vamos a explicar cómo las tres leyes de Newton gobiernan lo que ocurre durante una frenada o una colisión. En ambos casos, las personas que van dentro de un vehículo van a perder su velocidad, aunque lo harán a distinto ritmo y, probablemente, habrá distintas consecuencias para su integridad física.

Creemos que merece la pena abordar un tema como éste porque, si se entienden estos conceptos, entonces será fácil entender otros fenómenos que, a priori, podrían parecer complejos.

En primer lugar, para recordar ideas, enunciaremos de forma simplificada las tres leyes de Newton:

  • Primera Ley de Newton. Establece que un cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento mientras no actúe sobre él ninguna fuerza que haga cambiar ese estado.
  • Segunda Ley de Newton. Es la que contiene más "miga". Establece la igualdad entre la fuerza, \( F \) que se aplica a un cuerpo de masa \( m \) y el cambio en un tiempo \( t \) de su cantidad de movimiento, \( p \), siendo la cantidad de movimiento, \( p \), el producto de su masa, \( m \), por la velocidad, \( v \), a la que se mueve.

$$ F = \frac{p}{t} = \frac{m \cdot v}{t} $$

Por otro lado, no olvidemos que la aceleración, \( a \), de un cuerpo se define como la variación de su velocidad, \( v \), en un tiempo \( t \), es decir:

$$ a = \frac{v}{t} $$

De esta forma, la Segunda Ley de Newton puede expresarse en su forma más conocida:

$$ F = \frac{m \cdot v}{t} = m \cdot \left( \frac{v}{t} \right) = m \cdot a $$

  • Tercera Ley de Newton. Establece que a toda fuerza de acción, le corresponde una fuerza de reacción, de idéntica magnitud pero con sentido opueto. Si A empuja a B con una fuerza \( F \), B reacciona sdobre A con una fuerza \( F \). Si yo empujo la pared, la pared me empuja a mi con la misma fuerza.

Ahora, utilizaremos como ejemplo un carro que se mueve con una velocidad de 50 km/h llevando encima un bloque (en rojo) que puede deslizar sin rozamiento. El carro choca contra un muro y se detiene súbitamente. Para poder detener el bloque con mayor suavidad, se dispone sobre el carro un atenuador de impacto (dibujado como una muelle) que se aplasta progresivamente.

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Antes de que el carro colisione.

El carro y el bloque se mueven con la misma velocidad. Si el carro rodara sin rozamiento, esta situación se mantendría indefinidamente (Primera Ley de Newton).

En un coche ocurre algo similar. Cuando el coche se mueve a 50 km/h, los ocupantes que van dentro también se mueven a 50 km/h.

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El carro se ha detenido.

Se ha producido la colisión y la velocidad del carro es 0 km/h, pero como aún no actúa ninguna fuerza sobre el bloque, éste mantiene su velocidad constante de 50 km/h (Primera Ley de Newton) hasta entrar en contacto con el atenuador de impacto.

En una colisión de un automóvil también ocuure algo similar. Cuando un coche ya ha empezado a colisionar a 50 km/h y empieza a perder velocidad súbitamente, los ocupantes todavía se moverán durante unos milisegundos con su velocidad original de 50 km/h.

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El atenuador actúa sobre el bloque.

El bloque ha entrado en contacto con el atenuador. El bloque tiende a mantener su velocidad (Primera Ley de Newton) y, simultáneamente, el atenuador se opone a ser comprimido, generándose una fuerza entre ellos de igual magnitud y sentidos opuestos (Tercera Ley de Newton). El efecto de esta fuerza sobre el bloque es el de hacer cambiar su cantidad de movimiento (Segunda Ley de Newton), o lo que es igual, le hace disminuir su velocidad, le hace decelerar.

En un automóvil, la situación análoga sería la de los ocupantes entrando en contacto con sus cinturones de seguridad y sus airbags.

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El bloque se detiene.

Cuando el bloque ha perdido toda su velocidad, la fuerza recíproca entre bloque y atenuador se hace nula.