Segunda Ley del Movimiento de Newton: Definición y ejemplos

¿Qué es la segunda ley de Newton?

La segunda ley del movimiento de Newton establece que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre el objeto y de la masa del objeto.

• La masa se define como la cantidad de materia en un objeto.

• La velocidad se define como la rapidez de un objeto en una dirección determinada. Dos ejemplos de velocidad incluyen un automóvil que viaja a 25 mph hacia el norte o un avión que vuela a 575 mph en dirección noreste. Un objeto que cambia de velocidad o de dirección tiene un cambio de velocidad.

• Esta tasa a la que cambia la velocidad se define como aceleración. Un objeto que cambia de dirección o de velocidad está acelerando. El cambio de velocidad puede ser creciente o decreciente para considerarse aceleración. Por ejemplo, un automóvil que mantiene una velocidad de 40 km/h pero cambia de dirección se considera que está acelerando. Se considera que un automóvil que se mantiene hacia el norte pero aumenta o disminuye la velocidad está acelerando.
• La fuerza neta se define como la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto. Esta imagen muestra un objeto que se mueve hacia adelante. {eq}F_{1} {/eq} y {eq}F_{2} {/eq} son vectores que representan fuerzas en dos direcciones diferentes. La fuerza neta (F) es la dirección en la que se moverá el objeto, teniendo en cuenta todas las fuerzas sobre el objeto.

Leyes del movimiento de Newton

Isaac Newton fue un físico y matemático mejor conocido por sus tres leyes del movimiento.

Primera ley del movimiento de Newton

La primera ley del movimiento de Newton dice que un objeto en reposo o en movimiento permanecerá en reposo o en movimiento a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada.

Una fuerza es una cantidad con magnitud y dirección. Las fuerzas suelen representarse mediante flechas. Esta imagen muestra las dos fuerzas que actúan sobre el objeto. El tamaño de la fuerza está representado por la longitud de la flecha. La fuerza neta sobre este objeto es cero porque la longitud de las flechas es igual en ambas direcciones, lo que representa una fuerza equilibrada. Según la primera ley de Newton, este objeto permanecerá en reposo hasta que la fuerza neta ya no esté equilibrada. Una fuerza desequilibrada es una fuerza aplicada en direcciones opuestas que no son iguales en tamaño o magnitud.

Para que un objeto se considere en reposo se cumple lo siguiente:

• El objeto tiene velocidad cero.
• Las fuerzas que actúan sobre el objeto están equilibradas.
• El objeto no tiene aceleración.

La primera ley del movimiento también se conoce como ley de inercia. La inercia describe la

Resistencia que tiene un objeto a un cambio en el estado de movimiento. Por ejemplo, un elefante y un conejo corren a la misma velocidad. El elefante tendrá mayor inercia que el conejo porque la fuerza necesaria para cambiar el movimiento del elefante será mayor que la fuerza necesaria para cambiar el movimiento del conejo.

Segunda ley del movimiento de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton establece que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre el objeto y de la masa del objeto. Esta ley está representada por la ecuación: {eq}F_{net} {/eq}=ma. La ecuación establece que la fuerza neta de un objeto está determinada por el producto de su masa y su aceleración.

Tercera ley del movimiento de Newton

La tercera ley del movimiento de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Las fuerzas vienen en pares. La fuerza que este nadador aplica al agua se combina con una fuerza igual y opuesta aplicada por el agua. La fuerza del agua en respuesta a la fuerza aplicada por los brazos del nadador lo impulsa hacia adelante.

La segunda ley de Newton establece que la fuerza neta de un objeto es el producto de su masa (m) y su aceleración (a). Esta ecuación de fuerza relaciona: fuerza masa x aceleración:

{eq}F_{net} {/eq}=ma

El Sistema Internacional de Unidades se utiliza para describir las unidades de cada variable en la segunda ley de Newton: La fuerza neta ({eq}F_{net} {/eq}) se mide en Newtons (N). Las unidades de Newton son {eq}kg \,m/s^{2} {/eq}. La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto. La aceleración (a) se mide en ({eq}m/s^{2} {/eq}). La masa (m) se mide en kilogramos (kg).

Para encontrar la suma vectorial, se calcula la suma de todas las fuerzas.

Ejemplo 1:

Un objeto empujado hacia la izquierda con una fuerza de 15 N y hacia la derecha con una fuerza de 10 N tendría una fuerza neta de 5 N hacia la izquierda.

Ejemplo 2:

Esta imagen muestra un objeto con fuerza A y fuerza B tirando en direcciones opuestas. Si estas fuerzas tuvieran valores cuantitativos, la fuerza neta (C) estaría en la dirección de la fuerza A. Esto se debe a que la magnitud de la fuerza A es mayor que la fuerza B.

La ecuación {eq}F_{net}=ma {/eq} muestra la relación entre fuerza neta, masa y aceleración. A medida que aumenta la masa, aumenta la fuerza neta. A medida que aumenta la aceleración de un objeto, también aumenta la fuerza neta sobre el objeto. Si la masa o la aceleración disminuyen, la fuerza neta también disminuirá.

Calculando la fuerza

Este ejemplo muestra cómo utilizar la segunda ley de Newton para calcular la fuerza.

Un objeto con una masa de 2,5 kg acelera a 3,0 {eq}m/s^{2} {/eq}. ¿Cuál es la fuerza neta?

Usando la ecuación: {eq}F_{net} {/eq}=ma, reemplaza los valores conocidos:

{eq}F_{net} {/eq}= (2,5 kg)({eq}3,0 m/s^{2} {/eq})

{eq}F_{net} {/eq}= 7,5N

Calcular para la aceleración

Reordenando la segunda ley del movimiento de Newton, podemos ver que la aceleración es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre un objeto e inversamente proporcional a la masa del objeto. {eq}a = F_{net}/m {/eq}

Este ejemplo muestra cómo utilizar la segunda ley de Newton para calcular la aceleración.

Un objeto con una masa de 3,5 kg golpea una pared con una fuerza de 2,0 N. ¿Cuál es la aceleración del objeto?

Reorganice la ecuación: {eq}F_{net} = ma {/eq} para resolver (a)

Esto se hace dividiendo ambos lados por la masa (m)

{eq}F_{net}/m= a {/eq}

La ecuación ahora se puede utilizar para calcular la aceleración: {eq}a = F_{net}/m {/eq}

Introduzca los valores conocidos:

a=(2,0N)/(3,5kg)

a=0,57{eq}m/s^{2} {/eq}

Ejemplos de la segunda ley de Newton

Ejemplo 1: Calcular la fuerza neta

Un objeto con una masa de 3,5 kg acelera a 2,5{eq}m/s^{2} {/eq}. ¿Cuál es la fuerza neta?

Usando la ecuación: {eq}F_{net} {/eq}=ma, reemplaza los valores conocidos:

{eq}F_{net} {/eq}= (3,5 kg)({eq}2,5 m/s^{2} {/eq})

{eq}F_{net} {/eq}= 8,8N

Ejemplo 2: Calcular la aceleración

Un objeto con una masa de 1,5 kg golpea una pared con una fuerza de 3,2 N. ¿Cuál es la aceleración del objeto?

Reorganice la ecuación {eq}F_{net} = ma {/eq} para resolver (a)

Esto se hace dividiendo ambos lados por la masa (m)

{eq}F_{net}/m = a {/eq}

La ecuación ahora se puede utilizar para calcular la aceleración: {eq}a = F_{net}/m {/eq}

Introduzca los valores conocidos:

a=(3,2N)/(1,5kg)

a=2,1{eq}m/s^{2} {/eq}

Ejemplo 3: Calcular la masa

Un objeto que acelera a 4,0{eq}m/s^{2} {/eq} golpea una pared con una fuerza de 3,5N. ¿Cuál era la masa del objeto?

Reorganice la ecuación {eq}F_{net} = ma {/eq} para resolver (m)

Esto se hace dividiendo ambos lados por la masa (a)

{eq}F_{net}/a = m {/eq}

La ecuación ahora se puede utilizar para calcular la masa: {eq}m = F_{net}/a {/eq}

Introduzca los valores conocidos:

{eq}m = (3,5N)/4,0m/s^{2} {/eq})

metro=0,88 kg

Importancia de la Segunda Ley del Movimiento de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton sentó las bases de la investigación científica. Su trabajo sobre el movimiento ha sido considerado uno de los trabajos más importantes de la ciencia moderna. En 1687, Newton publicó sus leyes del movimiento, que influyeron enormemente en el período de la Ilustración en Europa. Hasta el siglo XX, las leyes de Newton se consideraban las leyes más fundamentales de la física. A medida que evolucionó la comprensión de la física, la mecánica cuántica y la relatividad se convirtieron en la base más fundamental de la física.

Resumen de la lección

La segunda ley del movimiento de Newton establece que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre el objeto y de la masa del objeto. La masa se define como la cantidad de materia en un objeto y se mide en kilogramos (kg). La velocidad se define como la rapidez de un objeto en una dirección determinada y se mide en m/s. La velocidad a la que cambia la velocidad se define como aceleración y se mide en ({eq}m/s^{2} {/eq}).

La segunda ley de Newton establece que la fuerza neta es igual al producto de la masa de un objeto por la aceleración: {eq}F_{net} = ma {/eq}. La fuerza neta se define como la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto y se mide en Newtons (N) o ({eq}kg \,m/s^{2} {/eq}). Una fuerza es una cantidad con magnitud y dirección y se representa con vectores. La fuerza neta se calcula restando fuerzas en direcciones opuestas. Un objeto se considera en reposo si ocurre cualquiera de las siguientes situaciones: el objeto tiene velocidad cero, las fuerzas que actúan sobre el objeto están equilibradas o el objeto no tiene aceleración.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador