Segunda ley de Newton
La segunda ley de Newton plantea que un cuerpo se acelera si se le aplica una fuerza, entendiendo por fuerza una maniobra como halar o empujar un cuerpo. A esta ley también se le llama ley fundamental o principio fundamental de la dinámica.
Para entender mejor la ley fundamental, es necesario aclarar dos conceptos básicos:
- La fuerza aplicada al cuerpo se llama fuerza neta, fruto de la suma y resta de varias fuerzas en distintas direcciones.
- El cambio de velocidad que experimenta el cuerpo en movimiento se llama aceleración.
Según esta ley, la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza neta que se le aplica. Es decir, si aplicamos una fuerza mayor, el cuerpo aumenta su aceleración; por lo tanto, se moverá con mayor rapidez.
Este principio forma parte de las leyes de Newton o leyes del movimiento. Dichas leyes fueron publicadas por primera vez en 1687 por el físico y matemático inglés Isaac Newton en su obra Principia Mathematica, y son claves para entender el movimiento de los cuerpos.
Fórmula de la segunda ley de Newton
La segunda Ley de Newton se expresa en la siguiente fórmula:
En donde:
- F: es la fuerza neta. Se expresa en Newton (N).
- m: es la masa del cuerpo. Se expresa en kilogramos (kg).
- a: es la aceleración que adquiere el cuerpo. Se expresa en metros sobre segundo al cuadrado (m/s2).
Hagamos un ejemplo de aplicación de esta fórmula para entenderla. Queremos patear una pelota de fútbol de 0,4 kg para que alcance una aceleración de 3,5 m/s2. ¿Cuál es la fuerza necesaria a aplicar para lograr esta aceleración?
Apliquemos la fórmula:
Necesitaríamos aplicar una fuerza de 1,4 Newton.
Ejemplos de la segunda ley de Newton
La ley fundamental de la dinámica puede describirse en los siguientes ejemplos:
1. Dos niños y un columpio
Dos niños están sentados en un columpio. Uno de ellos se balancea aplicando poca fuerza y su aceleración es más lenta. El segundo niño se balancea con más fuerza y su aceleración es mayor.
2. Las dos cajas
Tenemos dos cajas: una de 15 kg y otra de 50 kg. Si les aplicamos la misma cantidad de fuerza para moverlas, 15 N, la primera caja se moverá más rápido.
Si queremos que la segunda caja se desplace con la misma aceleración que la primera, 1 m/s2, tendremos que aplicar más fuerza:
3. Patear la pelota
Tenemos una pelota de tenis y otra de fútbol. Si pateamos ambas pelotas con la misma fuerza, la de tenis tendrá una mayor aceleración, ya que es el cuerpo con menos masa. Mientras que la pelota de fútbol tendrá una menor aceleración porque tiene más masa.
4. Empujar el auto
Un auto en movimiento se apaga en el medio de la calle y el conductor debe empujarlo para llevarlo a un lugar seguro. Mientras el conductor usa su propia fuerza, el auto avanza lentamente, pero cuando otras personas ayudan al conductor a empujar, el auto avanza más rápido. Recuerda: a mayor fuerza, mayor aceleración.
5. El carrito del supermercado
Si el carrito del supermercado está vacío, su aceleración es mayor, aunque no se aplique tanta fuerza al empujarlo. En cambio, si está lleno, su aceleración es menor y se requiere más fuerza para que avance.
6. Abrir las puertas
Para abrir una puerta blindada se requiere de una fuerza mayor que la necesaria para abrir una puerta común de madera, que es más liviana.
7. La pelota de golf
Para que la pelota de golf llegue al hoyo deseado, hay que imprimirle cierta cantidad de fuerza. Si se aplica poca fuerza, la aceleración de la pelota será menor y se desplazará lentamente. Si la fuerza aplicada es mayor, la aceleración será mayor y la pelota se desplazará más rápido.
8. La bicicleta
La segunda ley de Newton se aplica cuando manejamos una bicicleta. El pedaleo es la fuerza, la masa es la bicicleta y nuestro peso corporal y la aceleración es cuán rápido se mueve.
9. Lanzamiento de bala
El lanzamiento de bala o peso es un deporte olímpico en el que el atleta debe impulsar una esfera metálica muy pesada, llamada bala. A mayor fuerza aplicada, mayor aceleración adquirirá la bala y llegará más lejos.
10. La bola de boliche
La fuerza aplicada a la bola aumenta su aceleración y hace que se desplace por la pista, derribando los pinos. Si aplicamos mucha fuerza en el lanzamiento de la bola, hay más probabilidades de que los pinos reboten más y choquen entre sí.
11. El camión y el automóvil
Para que un auto pueda funcionar, es necesario que el motor genere la fuerza para aumentar la aceleración del auto. Mientras más grande sea el auto, mayor fuerza necesitará para acelerar. Por eso, un camión requiere más fuerza que un auto común.
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