Calculadora Segunda Ley de Newton - Calculadoras de Física

Uno de los principios fundamentales en física, que hace referencia al comportamiento de los objetos en movimiento, es la Segunda Ley de Newton.

También conocida como “Principio fundamental de la dinámica”, esta ley establece una relación intrínseca entre la fuerza aplicada a un objeto, su aceleración la aceleración con la que se desplaza y la masa que posee.

Su enunciado es el siguiente:

“La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el objeto e inversamente proporcional a su masa. Además, la dirección de la aceleración es en la misma dirección que la fuerza neta aplicada.”

En términos más simples, cuanto mayor sea la fuerza ejercida, mayor será la aceleración resultante, siempre que la masa se mantenga constante.

Debido a que a mayor masa del objeto se requiere más fuerza para lograr la misma aceleración.

Ejemplo de la Segunda Ley de Newton

Para comprender mejor esta ley, se puede considerar el siguiente ejemplo:

Imaginemos una persona que empuja una carretilla de equipaje con una maleta.

La Segunda Ley de Newton dice que la fuerza que debe ejercer la persona para mover la carretilla depende de la fuerza que él aplique y de la masa total de la carretilla y de la maleta.

Ahora, se puede considerar a la persona que enfrenta la misma tarea, pero esta vez la carretilla de equipaje está cargada con dos maletas en lugar de una.

Si se considera que las dos maletas son más pesadas que una sola, aumentan la masa total del objeto a mover.

Entonces, para lograr la misma aceleración que en el primer escenario, la persona debe aplicar una fuerza mucho mayor debido a la mayor masa de la carretilla y las maletas.

Esto ejemplifica la relación entre la fuerza, la aceleración y la masa según lo establecido por la Segunda Ley de Newton.

Fórmulas de la Segunda Ley de Newton

La Segunda Ley de Newton se expresa matemáticamente con la siguiente ecuación:

Donde:

F: representa la fuerza neta aplicada al objeto.
m: es la masa del objeto.
a: es la aceleración del objeto.

Esta fórmula establece que la fuerza aplicada a un objeto es igual al producto de su masa y su aceleración.

Aquí hay algunas consideraciones clave sobre esta fórmula:

Fuerza (F):

Es la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre el objeto. Su unidad de medida en el Sistema Internacional se expresa en newton (N).
Se define un newton como la fuerza que hay que aplicar a un cuerpo de masa igual a 1 kg, para proporcionarle una aceleración de 1 m/s². Así que:

Esta fuerza puede ser una sola fuerza o la suma de varias fuerzas que actúan en diferentes direcciones sobre el objeto.
Si se aplica la misma fuerza a cuerpos con distinta masa, se consiguen aceleraciones diferentes.

Masa (m):

Refiere la cantidad de materia contenida en el objeto. Se mide en kilogramos (kg).

Aceleración (a):

Es la tasa de cambio de la velocidad del objeto en función del tiempo. Se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s²).
La aceleración puede ser positiva (aumento de velocidad), negativa (disminución de velocidad) o cero (movimiento constante).
Si no hay una fuerza neta actuando sobre un cuerpo, este no varía su cantidad de movimiento, y, por tanto, su velocidad permanece constante.

Fórmulas asociadas a la Segunda Ley de Newton

De la ecuación general de la fuerza neta se pueden obtener por despeje matemático las fórmulas para calcular:

Masa:

Aceleración:

Ejercicios resueltos de Energía potencial elástica

Ejemplo 1. Un automóvil de 1200 kg se encuentra en reposo en una carretera plana. El conductor aplica una fuerza de 3000 N hacia adelante. Calcular la aceleración del automóvil.

Solución:

Para resolver este ejercicio, se utiliza la fórmula de la Segunda Ley de Newton: