Segunda ley de Newton: fórmula, ejemplos y ejercicios

Segunda ley de Newton establece que la aceleración adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan sobre él.

Segunda ley de Newton – Principio fundamental de la dinámica

Como la aceleración representa la variación de la velocidad por unidad de tiempo, la segunda ley indica que las fuerzas son los agentes que producen las 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 (primera ley y acción y reacción), los fundamentos de la mecánica clásica.

Fórmula

Representamos matemáticamente la Segunda Ley como:

Donde

F = m . a

La fuerza y ​​la aceleración son cantidades vectoriales, por lo que se representan con una flecha sobre las letras que las indican.

Al ser cantidades vectoriales, necesitan estar completamente definidas, un valor numérico, una unidad de medida, una dirección y un sentido. La dirección y la dirección de la aceleración serán las mismas que la fuerza resultante.

En la segunda ley, la masa del objeto (m) es la constante de proporcionalidad de la ecuación y es la medida de la inercia de un cuerpo.

Por lo tanto, si aplicamos la misma fuerza a dos cuerpos con masas diferentes, el que tenga la masa más alta sufrirá menos aceleración. De esto concluimos que el que tiene la masa más grande resiste las variaciones de velocidad, por lo tanto tiene mayor inercia.

  • La fuerza es igual a la masa por la aceleración

Ejemplo:

Se mueve una masa corporal de 15 kg con una aceleración de módulo de 3 m / s2. ¿Cuál es el módulo de la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo?

El módulo de fuerza se encontrará aplicando la segunda 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 el libro “Principios matemáticos de la filosofía natural”.

Primera ley de Newton

Newton recurrió a las ideas de Galileo sobre la inercia para formular la primera ley, por lo que también se llama la ley de la 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 a velocidad constante.

En resumen, la 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 provocar cambios en su estado de descanso o movimiento.

Tercera ley de Newton

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 la dirección opuesta. El principio de acción y reacción analiza las interacciones que ocurren entre dos cuerpos.

Cuando un cuerpo actúa sobre una fuerza, otro recibirá su reacción. Como el par acción-reacción ocurre en diferentes cuerpos, las fuerzas no se equilibran entre sí.

Ejercicios resueltos

1) UFRJ-2006

Un bloque de masa m se baja y se eleva mediante un cable ideal. Inicialmente, el bloque se baja con una aceleración vertical descendente constante del módulo a (hipotéticamente más pequeño que el módulo g de aceleración por gravedad) como se muestra en la figura 1. Luego, el bloque se eleva con aceleración constante vertical , 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 a y g.

2) Mackenzie-2005

Un cuerpo de 4.0 kg está siendo levantado por un cable que soporta una tracción máxima de 50N. Adoptando g = 10m / s2, la mayor aceleración vertical que puede imprimirse en el cuerpo tirando de él a lo largo de este cable es:

a) 2.5m / s2
b) 2.0m / s2
c) 1.5m / s2
d) 1.0m / s2
e) 0.5m / s2

3) PUC / MG-2007

En la figura, el bloque A tiene una masa mUn = 80 kg y bloque B a masa mB = 20 kg. La fricción y la inercia del hilo y la polea siguen siendo insignificantes y se considera g = 10 m / s.2 .

En cuanto a la aceleración del bloque B, se puede afirmar 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.

4) Fatec-2006

Dos bloques A y B de masa de 10 kg y 20 kg, respectivamente, unidos por un hilo de masa insignificante, descansan en 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 fuerza de tracción en el alambre que une los dos bloques en Newtons vale

a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20

Considerando los dos bloques como un solo sistema, tenemos: F = (mUn + mB) a, sustituyendo los valores encontramos el valor de aceleración:

Conociendo el valor de la aceleración podemos calcular el valor de la tracción en el cable, usemos el bloque A para esto:

T = mUn . el
T = 10. 2 = 20 N

Alternativa e: 20 N

5) ITA-1996

De compras en un supermercado, un estudiante usa dos carros. 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 afirmar que la fuerza aplicada al segundo carro es:

a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) otra expresión diferente

Considerando los dos cochecitos como un solo sistema, tenemos:

Para calcular la fuerza que actúa sobre el segundo carro, usemos la segunda ley de Newton nuevamente para la ecuación del segundo carro:

Alternativa b: MF / (m + M)

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