La Segunda Ley de Newton establece que la aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan sobre él.
Como la aceleración representa la variación de velocidad por unidad de tiempo, la 2ª Ley indica que las fuerzas son los agentes que producen variaciones de velocidad en un cuerpo.
También llamado el principio fundamental de la Dinámica, fue concebido por Isaac Newton y forma, junto con otras dos leyes (Ley 1ª y Acción y Reacción), los fundamentos de la Mecánica Clásica.
Fórmula
Representamos matemáticamente la Segunda Ley como:
Dónde,
La fuerza y la aceleración son cantidades vectoriales, por lo que se representan con una flecha sobre las letras que las indican.
Como cantidades vectoriales, necesitan, para estar completamente definidas, un valor numérico, una unidad de medida, una dirección y una dirección. La dirección y la dirección de la aceleración serán las mismas que la fuerza neta.
En la 2ª Ley, la masa del objeto (m) es la constante de proporcionalidad de la ecuación y es la medida de la inercia de un cuerpo.
De esta forma, si aplicamos la misma fuerza sobre dos cuerpos de distinta masa, el de mayor masa sufrirá una menor aceleración. Por tanto, concluimos que el de mayor masa resiste más a las variaciones de velocidad, por tanto tiene mayor inercia.
Ejemplo:
Un cuerpo con una masa igual a 15 kg se mueve con un módulo de aceleración igual a 3 m / s2. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo?
El módulo de fuerza lo encontraremos aplicando la 2a ley, por lo que tenemos:
FR = 15. 3 = 45 N
Las tres leyes de Newton
el físico y matemático Isaac Newton (1643-1727) formuló las leyes básicas de la mecánica, donde describe los movimientos y sus causas. Las tres leyes fueron publicadas en 1687, en la obra "Principios matemáticos de la filosofía natural".
Primera ley de Newton
Newton se basó en las ideas de Galileo sobre la inercia para formular la 1a Ley, por lo tanto, también se le llama Ley de Inercia y se puede afirmar:
En ausencia de fuerzas, un cuerpo en reposo permanece en reposo y un cuerpo en movimiento se mueve en línea recta con velocidad constante.
En resumen, el Primera ley de Newton indica que un objeto no puede iniciar el movimiento, detenerse o cambiar de dirección por sí mismo. Se necesita la acción de una fuerza para producir cambios en su estado de reposo o movimiento.
Tercera ley de Newton
LA Tercera ley de Newton es la Ley de "Acción y Reacción". Esto significa que, para cada acción, hay una reacción de la misma intensidad, la misma dirección y en sentido contrario. El principio de acción y reacción analiza las interacciones que tienen lugar entre dos cuerpos.
Cuando un cuerpo sufre la acción de una fuerza, otro recibirá su reacción. Como el par acción-reacción ocurre en diferentes cuerpos, las fuerzas no se equilibran.
Obtenga más información en:
- Las tres leyes de Newton
- Gravedad
- ¿Qué es la inercia en física?
- Fórmulas de física
- Cantidad de movimiento
- plano inclinado
Ejercicios resueltos
1) UFRJ-2006
Un bloque de masa m se baja y se eleva utilizando un cable ideal. Inicialmente, el bloque se baja con aceleración vertical constante, hacia abajo, del módulo a (por hipótesis, menor que el módulo g de la aceleración de la gravedad), como se muestra en la figura 1. Luego, se levanta el bloque con aceleración vertical constante, hacia arriba, también del módulo a, como se muestra en la figura 2. Sea T la tensión del hilo en el camino hacia abajo y T 'la tensión del hilo en el camino hacia arriba.
Determine la relación T ’/ T en función de ay g.
En la primera situación, a medida que el bloque desciende, el peso es mayor que la tracción. Entonces tenemos que la fuerza neta será: FR= P - T
En la segunda situación, al subir T 'será mayor que el peso, entonces: FR= T '- P
Aplicando la segunda ley de Newton y recordando que P = m.g, tenemos:
Dividiendo (2) por (1), encontramos el motivo solicitado:
2) Mackenzie-2005
Un cuerpo de 4.0 kg se eleva mediante un cable que soporta una tracción máxima de 50N. Adoptando g = 10 m / s2, la mayor aceleración vertical que se le puede aplicar al cuerpo, tirando de él por este cable, es:
a) 2,5 m / s2
b) 2,0 m / s2
c) 1,5 m / s2
d) 1,0 m / s2
e) 0,5 m / s2
T - P = m. a (el cuerpo se levanta, entonces T> P)
Como la tracción máxima es de 50 N y P = m. g = 4. 10 = 40 N, la mayor aceleración será:
Alternativa a: 2,5 m / s2
3) PUC / MG-2007
En la figura, el bloque A tiene una masa mLA = 80 kg y bloque B, una masa mB = 20 kg. Las fricciones y la inercia del cable y la polea siguen siendo insignificantes y se considera g = 10 m / s.2 .
En cuanto a la aceleración del bloque B, se puede decir que será:
a) 10 m / s2 para abajo.
b) 4,0 m / s2 para arriba.
c) 4,0 m / s2 para abajo.
d) 2,0 m / s2 para abajo.
El peso de B es la fuerza responsable de mover los bloques hacia abajo. Considerando los bloques como un solo sistema y aplicando la segunda ley de Newton tenemos:
PAGB = (mLA + mB). La
Alternativa d: 2,0 m / s2 para abajo
4) Fatec-2006
Dos bloques A y B de masas de 10 kg y 20 kg, respectivamente, unidos por un hilo de masa despreciable, se encuentran en reposo sobre un plano horizontal sin fricción. Se aplica una fuerza, también horizontal, de intensidad F = 60N al bloque B, como se muestra en la figura.
El módulo de la fuerza de tracción en el alambre que une los dos bloques, en newtons, es válido
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
Considerando los dos bloques como un solo sistema, tenemos: F = (mLA + mB). a, sustituyendo los valores encontramos el valor de aceleración:
Conociendo el valor de la aceleración, podemos calcular el valor de la tensión en el cable, usemos el bloque A para esto:
T = mLA . La
T = 10. 2 = 20 N
Alternativa e: 20 N
5) ITA-1996
Al comprar en un supermercado, un estudiante usa dos carritos. Empuja al primero, de masa m, con una fuerza horizontal F, que a su vez empuja a otro de masa M sobre un piso horizontal plano. Si se puede despreciar la fricción entre los carros y el piso, se puede decir que la fuerza que se aplica sobre el segundo carro es:
a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) otra expresión diferente
Considerando los dos carros como un solo sistema, tenemos:
Para calcular la fuerza que actúa sobre el segundo carro, usemos de nuevo la segunda ley de Newton para la ecuación del segundo carro:
Alternativa b: MF / (m + M)
