Esta es una pregunta que todo el mundo se hace al principio porque intuitivamente parece una contradicción. Sin embargo, no lo es.
Ejemplos conceptuales
Creo que no vas muy desencaminado, pero quizás sea la tercera ley la que te hace tropezar, no la primera... Pero de todos modos, aquí hay algunos ejemplos conceptuales, que podrían ayudar...
Ejemplo 1.
Considere la partícula en el marco por un momento. ¿Se mueve o está quieta? Bien, lo sabemos:
- Una partícula que se mueve a la velocidad $v=0$ (en su propio marco de inercia) está a velocidad y aceleración constantes porque $$\frac{d v}{dt}=a$$
Así que si $v=0$ entonces se deduce que $a=0$ .
Sin embargo, es vital que se asegure de no confundir esto con un caso cuando $a=0$ porque en ese caso v podría ser $v=0$ . La velocidad podría no ser cero en absoluto, lo que pasa con la aceleración constante es que no hay cambiar en velocidad porque las fuerzas individuales que actúan sobre los cuerpos del sistema suman cero.
$$F_{net}=F_1+F_2+...+F_n$$
Ejemplo 2.
- Una partícula que se mueve a la velocidad $v\approx c \approx 3\times 10^{8}\mathrm{ms^{-1}}$ ¡(en su propio marco de inercia) se está moviendo a una aceleración constante, pero definitivamente se está moviendo y muy, rápido también! Aunque es probable que tenga una masa insignificante a esa velocidad, no te preocupes por eso por ahora. Sólo estoy tratando de ayudarte a dejar de pensar en la velocidad y la aceleración indistintamente (si esa ha sido la fuente de la confusión)
Recuerde que estamos hablando de modelos simples que implican conservación. Así que sólo porque hay una fuerza de reacción en el sistema, eso no significa que nada en el sistema puede moverse, pero sí significa que la fuerza neta, en el marco inercial del sistema, $F_{net}=0$ que no es lo mismo que la velocidad $v=0$ en absoluto...
Esto:
$$\frac{d p}{dt}=m\frac{d v}{dt}$$
Intenta hacer algunos problemas de conservación del momento para ayudarte a entender la idea y reconocer $a$ , $v$ , $x$ gráficos de aceleración, velocidad y desplazamiento con respecto al tiempo, respectivamente.
Lo que significa matemáticamente es que la masa por la derivada de la velocidad es cero - o en otras palabras: El cambio de momento del sistema es cero, lo que es diferente porque el cambio de momento viene dado por:
$$\frac{d p}{dt}=m\frac{d v}{dt}$$
Ejemplo 3
Imagina que te quedas quieto por un momento y te encuentras en la trayectoria de un coche que se dirige hacia ti en una línea recta a una velocidad constante de $20ms^{-1}$ que, por alguna razón, prefiere permanecer inmóvil (¡una prueba de hipótesis bastante extrema!).
Si se produce una colisión entre usted y el coche, es de esperar que la velocidad (desde el reposo) cambie bastante rápido y en dirección contraria al impacto. Lo harás en una relación proporcional a tu velocidad y masa iniciales más la velocidad y masa del coche igual a la velocidad final tuya y del coche (y una vez que lo consigas. la siguiente etapa es familiarizarse con los problemas de masas variables - ¡yay ciencia espacial!)
$$m_1 u_1 + m_2 u_2=m_1 v_1 + m_2 v_2$$
El impulso se conserva: Aunque tú estés peor que el coche, esto es así porque el coche tiene una masa mayor
es decir, sales volando en una dirección, porque estás sometido a la fuerza del coche y el coche se abolla por tu culpa, pero la velocidad neta velocidad y la masa de ambos combinados es la misma después de la colisión que antes.
impulso $\frac{d p}{dt}=ma$ :
$$\frac{d p}{dt}=m\frac{d v}{dt}=ma=F_{net}$$
La primera ley establece que un cuerpo se moverá con velocidad y dirección constantes, a menos que una externo La fuerza hace que el cuerpo cambie de velocidad y/o dirección.
Una fuerza externa no está (por definición) en el marco de inercia de un cuerpo que se mueve a velocidad constante (dentro de su propio marco de inercia como va...)
Por cierto, esta idea de los marcos de referencia fue concebida por primera vez por Galileo cuando se le ocurrió esta idea de invarianza .
Conclusión:
Se trata de modelos sencillos, pero en general, (creo) es más fácil apreciar y entender la mecánica cuando te acostumbras a pensar en la fuerza como un cambio de momento en lugar de pensar en ella como $ma$ :
La fuerza es el cambio de momento y que el cambio infinitesimal de la velocidad de una partícula de masa, m es la aceleración)
