La mecánica newtoniana es el estudio de la relación causal, en el mundo natural, entre fuerza, masa y movimiento. El filósofo natural y científico del siglo XVII Isaac Newton desarrolló un conjunto de principios universales, elegantes en su simplicidad, para ayudar a explicar y predecir el movimiento de los objetos en el mundo natural, y el grado en que estos objetos cambian su movimiento relativo al interactuar con fuerzas externas. . Newton incorporó la interrelación entre los conceptos físicos de fuerza, masa y aceleración en sus tres leyes del movimiento. La capacidad de esta mecánica para describir con precisión los fenómenos naturales bajo observación se deriva de la aplicación de estas distintas leyes del movimiento.
La primera ley del movimiento sostiene que un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento y un cuerpo en reposo tiende a permanecer en reposo. Este principio explica el concepto de inercia, es decir, la aplicación de la fuerza necesaria para mover un objeto estacionario. De manera similar, la desaceleración de un cuerpo, que de otro modo se mueve a una velocidad constante, solo puede ocurrir cuando una fuerza externa actúa sobre él. Por ejemplo, una bala disparada con un rifle continuaría su movimiento en una determinada dirección de forma perpetua, si no fuera por las fuerzas simultáneas de la gravedad y la resistencia del aire en la atmósfera. Estas fuerzas actúan juntas sobre la bala para hacer que se detenga a cierta distancia del lugar donde se disparó inicialmente.
La segunda ley del movimiento de Newton es una fórmula matemática o cuantitativa que describe la naturaleza inherente de la fuerza. Newton postuló que la cantidad de fuerza ejercida es directamente proporcional a la masa de un cuerpo, multiplicada por su aceleración, o f = ma. Si dos cuerpos distintos se mueven con una aceleración constante, el objeto con mayor masa producirá la mayor fuerza. Este principio se puede ilustrar con el ejemplo de un automóvil y una locomotora que viajan uno hacia el otro a la misma velocidad. Cuando los dos objetos chocan, la fuerza ejercida sobre el automóvil será mucho mayor debido a la masa mucho mayor de la locomotora.
La tercera ley del movimiento se puede resumir con el enunciado para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. En otras palabras, las fuerzas de dos cuerpos que actúan entre sí son siempre iguales y directamente opuestas. Por ejemplo, la fuerza que ejerce una pelota de béisbol sobre un bate es igual y opuesta a la fuerza que ejerce el bate sobre la pelota.
La mecánica newtoniana proporciona herramientas analíticas que un observador puede utilizar para predecir con precisión los cambios en el movimiento de un cuerpo que resultan de las fuerzas externas que actúan sobre él. Estos principios son igualmente aplicables al movimiento de grandes objetos celestes o al movimiento de una simple pelota de tenis. Mediante el uso de vectores para representar la magnitud y la dirección de un cuerpo en movimiento, así como la forma en que las fuerzas externas impactan en ese cuerpo, un observador puede predecir con precisión la velocidad y la dirección netas resultantes de un cuerpo, que es la suma de todos los factores. fuerzas externas que actúan sobre ese cuerpo en un momento dado.