La segunda ley de Newton, llamada ley fundamental o principio fundamental de la dinámica, plantea que un cuerpo se acelera si se le aplica una fuerza, entendiendo por fuerza una maniobra como halar o empujar a un cuerpo.
Para entender mejor la ley fundamental es necesario aclarar dos conceptos básicos:
- La fuerza aplicada al cuerpo se llama fuerza neta.
- El cambio de velocidad que experimenta el cuerpo en movimiento se llama aceleración.
Dicho de otra forma, 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.
Este principio forma parte de las leyes de Newton o leyes del movimiento, que 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:
F = m.a
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).
Un ejemplo simple para entender esta fórmula sería el cálculo de la fuerza que hay que aplicarle a una pelota de fútbol de 0,4 kg para patearla con una aceleración de 3,5 m/s2. En este caso, la fórmula sería:
F = m.a
F = 0,4 kg . 3,5 m/s2
F = 1,4 N
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, la primera caja se moverá más rápido. Pero si queremos que las dos cajas se desplacen a la misma velocidad, tendremos que aplicar más fuerza a la caja más pesada.
3. Patear la pelota
Si tenemos una pelota de tenis y otra de fútbol y las pateamos, la pelota 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, ya que 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 que se necesita 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, y 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 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.
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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