Primera Ley del Movimiento de Newton
Nótese el uso repetido del verbo «permanece». Podemos pensar en esta ley como la preservación del statu quo del movimiento.
En lugar de contradecir nuestra experiencia, la primera ley del movimiento de Newton establece que debe haber una causa (que es una fuerza externa neta) para que haya algún cambio en la velocidad (ya sea un cambio de magnitud o de dirección). Definiremos la fuerza externa neta en el siguiente apartado. Un objeto que se desliza por una mesa o un suelo se ralentiza debido a la fuerza neta de fricción que actúa sobre el objeto. Si la fricción desapareciera, ¿el objeto seguiría frenando?
La idea de causa y efecto es crucial para describir con precisión lo que ocurre en diversas situaciones. Por ejemplo, considere lo que ocurre con un objeto que se desliza por una superficie horizontal rugosa. El objeto se detiene rápidamente. Si rociamos la superficie con polvos de talco para hacerla más suave, el objeto se desliza más lejos. Si hacemos que la superficie sea aún más lisa frotándola con aceite lubricante, el objeto se desliza aún más lejos. Extrapolando a una superficie sin fricción, podemos imaginar que el objeto se desliza en línea recta indefinidamente. La fricción es, pues, la causa de la ralentización (de acuerdo con la primera ley de Newton). El objeto no se ralentizaría en absoluto si se eliminara por completo la fricción. Consideremos una mesa de hockey de aire. Cuando el aire está apagado, el disco se desliza sólo una corta distancia antes de que la fricción lo detenga. Sin embargo, cuando el aire se enciende, se crea una superficie casi sin fricción, y el disco se desliza largas distancias sin disminuir la velocidad. Además, si sabemos lo suficiente sobre la fricción, podemos predecir con exactitud la rapidez con la que el objeto se ralentizará. La fricción es una fuerza externa.
La primera ley de Newton es completamente general y puede aplicarse a cualquier cosa, desde un objeto que se desliza sobre una mesa hasta un satélite en órbita o la sangre bombeada desde el corazón. Los experimentos han verificado exhaustivamente que cualquier cambio de velocidad (velocidad o dirección) debe ser causado por una fuerza externa. La idea de las leyes universales o de aplicación general no sólo es importante aquí, sino que es una característica básica de todas las leyes de la física. Identificar estas leyes es como reconocer patrones en la naturaleza a partir de los cuales se pueden descubrir otros patrones. El genio de Galileo, que desarrolló por primera vez la idea de la primera ley, y de Newton, que la aclaró, fue plantear la pregunta fundamental: «¿Cuál es la causa?» Pensar en términos de causa y efecto es una visión del mundo fundamentalmente diferente del enfoque típico de la antigua Grecia, cuando a preguntas como «¿Por qué un tigre tiene rayas?» se habría respondido de forma aristotélica: «Esa es la naturaleza de la bestia». Cierto quizás, pero no es una visión útil.
Masa
La propiedad de un cuerpo de permanecer en reposo o en movimiento con velocidad constante se llama inercia. La primera ley de Newton suele llamarse ley de la inercia. Como sabemos por experiencia, algunos objetos tienen más inercia que otros. Evidentemente, es más difícil cambiar el movimiento de una gran roca que el de una pelota de baloncesto, por ejemplo. La inercia de un objeto se mide por su masa. A grandes rasgos, la masa es una medida de la cantidad de «cosas» (o materia) que hay en algo. La cantidad de materia de un objeto viene determinada por el número de átomos y moléculas de distintos tipos que contiene. A diferencia del peso, la masa no varía con el lugar. La masa de un objeto es la misma en la Tierra, en órbita o en la superficie de la Luna. En la práctica, es muy difícil contar e identificar todos los átomos y moléculas de un objeto, por lo que las masas no suelen determinarse de esta manera. Operativamente, las masas de los objetos se determinan por comparación con el kilogramo estándar.