Todo cuerpo permanecerá en reposo o con un movimiento rectilíneo uniforme a no ser que una fuerza actúe sobre él. I. Newton
El Principio de Inercia hoy se conoce también como la primera Ley de la Mecánica de Newton y es, seguramente el principio más importante por varios motivos. En primer lugar marca la ruptura con la forma de entender el movimiento hasta entonces y abre el paso a una nueva Física. En segundo lugar reconoce, frente a la física anterior, que el estado de movimiento de los cuerpos puede ser permanente y no una situación transitoria que los llevará a reposo. Por último, el Principio permite establecer relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las fuerzas que actúan sobre ellos. Si la fuerza es nula el cuerpo estará en reposo o se moverá con movimiento rectilíneo uniforme, pero si la fuerza no es nula; provoca en el cuerpo un cambio de velocidad, es decir, una aceleración. Por tanto, una fuerza aplicada a un cuerpo no le imprime una determinada velocidad, sino que le transmite una cierta aceleración.
El principio de Inercia no surgió de forma inmediata, porque no es algo observable y su formulación requirió un largo proceso de abstracción. En suma, se vislumbró como producto de un largo proceso de especulación abstracta coherente con la observación.
Aristóteles (384-322 a.C.) pensaba que el movimiento no podía ser una situación permanente de la materia. En su Física expone que en la Tierra había dos tipos de movimiento.
Un movimiento natural, que tenían todos los cuerpos y les hacía buscar el estado de reposo que debían ocupar todos los cuerpos por naturaleza, en la Naturaleza. Este en la Tierra era el vertical dirigido al centro de la Tierra, que podía ser hacia arriba, como el ascenso del humo, o hacia abajo, como la caída de una piedra. Cualquier otro movimiento terrestre se tenía que deber a una fuerza externa que violentaba la tendencia natural. Por ejemplo, la piedra cuando era lanzada por una honda adquiría un movimiento violento, porque la honda imprimía a la piedra una la fuerza que violentaba la tendencia natural de los cuerpos a seguir la vertical.
Los astros tenían en la física aristotélica un movimiento natural permanente, que era el circular, con el que los planetas y las estrellas se movían alrededor de la Tierra en círculos perfectos. El movimiento circular de los astros, por ser natural, no estaba producido por ninguna fuerza. (Giraban sin fuerza centrípeta que les hiciera alejarse del centro de giro, porque si sería necesario suponer una fuerza externa gravitatoria igual en intensidad y opuesta, que la equilibrara).
La teoría del movimiento de Aristóteles fue analizada, comentada y criticada por muchos filósofos en las universidades medievales. Jean Buridan (1300-1358) y otros maestros parisinos elaboraron una teoría física conocida como Teoría del Impetus, que fue la primera aproximación a la unión dela física terrestre con la celeste y anunciaba el Principio de Inercia, que vendría de la mano de G. Galilei (1564-1642) y R.Descartes (1596-1650)
Para Galileo el movimiento y reposo eran dos estados que podía tener y mantener el. El reposo no era un estado especial y un cuerpo se podía encontrar en estado de movimiento o de quieto.
Galileo argumenta la nueva visión del movimiento en su libro Demostraciones y consideraciones matemáticas sobre dos nuevas ciencias (1638) y razona con planos inclinados observando que La velocidad máxima que alcanza un objeto que cae por un plano la alcanza en un plano vertical y disminuye a medida que el plano sobre el desciende se hace más horizontal.
Cuando el plano se acerca a la horizontal, el cuerpo no tiene tendencia a moverse ni ofrecerá resistencia alguna a ser movido, con lo cual concluye que ese movimiento a lo largo de la horizontal puede ser uniforme y perpetuo.
Galileo justifica la persistencia del movimiento uniforme en forma de diálogo que se muestra a continuación entre dos personajes ficticios, en su obra Diálogo sobre los dos grandes sistemas del mundo (1632), Salviati, que defendía las ideas del Galileo y Simplicio mantenía las ideas vigentes, que eran las del escolasticismo, basado en la filosofía aristotélica.
SALVIATI (dirigiéndose a Simplicio): Y así pues, decidme: si vos tenéis una superficie plana, tan lisa como un espejo, y de materia dura como el acero, que no esté paralela al horizonte, sino un poco inclinada, y colocáis sobre ella una bola perfectamente esférica y de materia grave y , por ejemplo, de bronce, dejada en libertad ¿qué creéis vos que haría?; ¿no creéis vos, como yo lo creo, que ella permanecería quieta?.
SIMPLICIO: Yo no creo que permaneciese quieta, sino que estoy seguro de que se movería por la pendiente con toda espontaneidad.
SALVIATI: Así es. Y ¿cuánto duraría en su movimiento esta bola y con qué velocidad? Advertid que he hablado de una bola perfectamente redonda y un plano exquisitamente pulimentado y liso, para así alejar todos los impedimentos externos y accidentales; y así también, quiero que vos hagáis completa abstracción del aire, con su resistencia, y de todos los otros obstáculos accidentales, si es que otros pueden existir.
SIMPLICIO: Lo he comprendido todo perfectamente; en cuanto a vuestra pregunta, respondo que la bola continuará en movimiento infinitamente, si tanto durase la pendiente del plano, y con un movimiento continuamente acelerado; pues esa es la naturaleza de los móviles graves, que vires acquirunt eundo; y cuanto mayor fuese la inclinación, mayor sería la velocidad.
SALVIATI: Y si alguien quisiese que esa misma bola se moviese hacia arriba sobre esa misma superficie, ¿creéis vos que se movería?
SIMPLICIO: Espontáneamente no, sino lanzada o empujada con violencia.
SALVIATI: Y con algún movimiento violento comunicado, ¿cuál y cuánto será su movimiento?
SIMPLICIO: El movimiento iría languideciendo y retardándose siempre, por ser contrario a su naturaleza, y sería más o menos largo, según el mayor o menor impulso que hubiera recibido y según la mayor o menor inclinación del plano.
SALVIATI: Me parece, pues, que vos nos habéis explicado hasta ahora los accidentes de un móvil sobre dos puntos diversos; que en el plano descendente, el grave se mueve espontáneamente y su movimiento es constantemente acelerado, y que para retenerlo en reposo es necesario usar de la fuerza; pero, en el plano ascendente, se necesita fuerza para empujar al móvil e incluso para detenerlo, y que el movimiento comunicado va decreciendo continuamente hasta que al fin desaparece. Decid aún que, en un caso y en otro, se origina diversidad, del hecho de ser la inclinación del plano mayor o menor; que de la mayor inclinación, se sigue mayor velocidad; y al contrario, que en el plano ascendente, el mismo móvil, empujado por la misma fuerza, se mueve en mayor distancia según que la elevación sea menor. Ahora decidme lo que sucedería al mismo móvil, con una superficie que no fuese inclinada.
SIMPLICIO: …. Si no hay inclinación, en el plano, no se da tendencia natural hacia el movimiento, de modo que el móvil sería indiferente a la propensión y a la resistencia al movimiento; me parece, por tanto, que debería parecer naturalmente quieto…
SALVIATI: Así sucedería siempre que el móvil fuera colocado en estado de reposo; pero si le fuese comunicado algún movimiento, ¿qué sucedería?
SIMPLICIO: Sucedería que se movería hacia aquella parte hacia la que fue empujado.
SALVIATI: Pero, ¿con qué clase de movimiento, con el continuamente acelerado, como sucede en los planos descendentes, o con el sucesivamente retardado, como sucede en los planos ascendentes?
SIMPLICIO: Yo no creo que se diera causa de aceleración o de retraso, al no haber ninguna clase de inclinación.
SALVIATI: Sí, pero si no existiese causa de retraso, tampoco debería haberla de quietud; ¿cuánto tiempo creéis vos que el móvil continuaría en su movimiento?
SIMPLICIO: Tanto cuanto durase la longitud de esa superficie no inclinada.
SALVIATI: Por tanto, si ese espacio no tuviese fin, ¿el movimiento por él sería igualmente sin fin, es decir, perpetuo?
SIMPLICIO: Me parece que sí, si el móvil fuera de materia duradera
Descartes (1596-1650) resolvió el problema de la persistencia del movimiento con un principio metafísico. En los Principios de Filosofía (1644) decía que Dios había creado la materia con movimiento y reposo y que Dios conservaba la cantidad de materia y de movimiento siempre igual. Por lo tanto, la ley fundamental del universo era la ley de la persistencia. La cantidad de materia y de movimiento, una vez creados, permanecen constantes eternamente. Descartes no se conformó con esta explicación teológica del movimiento y, formuló unas leyes de la naturaleza que servirían de inspiración a las Leyes de Newton
Ley 1.- (Persistencia o perseverancia de los estados) Cada cosa persevera siempre en su estado; y así, lo que es movido una vez continúa moviéndose siempre y permanece en el mismo estado y nunca puede cambiarse sino por causas.
Ley 2.- (La tendencia de los cuerpos en movimiento a seguir trayectorias rectilíneas) Ninguna de las partes de la materia, considerada en sí misma, tiende a continuar moviéndose en línea curva, sino solamente en línea recta.
Cuando los cuerpos se mueven en círculos, tienden a alejarse del centro. Lo que sugería que existía una fuerza centrífuga, de modo que los cuerpos que se mueven circularmente tienden alejarse de los centros de su rotación. El movimiento circular uniforme, eterno y perfecto de las estrellas y de los planetas dejaba de ser movimiento natural en el sentido aristotélico.
Ley 3.- (La ley del choque) Un cuerpo, al entrar en contacto con otro más fuerte, no pierde nada de movimiento, sin embargo, al entrar en contacto con uno más débil, pierde, debido a la transferencia que se hace hacia este.
Descartes formuló adecuadamente el principio de inercia, en la medida en que identifica un movimiento en ausencia de fuerzas como movimiento uniforme y rectilíneo. Galileo, aunque seguramente lo dio por supuesto, no lo estableció como principio fundamental de la nueva física (aunque aplicó la composición de movimientos en el estudio del tiro parabólico). La formulación cartesiana fue decisiva, ya que permitió justificar el movimiento circular como la trayectoria de un móvil sometido a una fuerza atractiva central opuesta a la fuerza centrífuga que se produce en todo movimiento circular.
