Segunda ley de Newton establece que la aceleraci贸n adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que act煤an sobre 茅l.

Segunda ley de Newton – Principio fundamental de la din谩mica

Como la aceleraci贸n representa la variaci贸n 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.

Tambi茅n llamado el principio fundamental de la din谩mica, fue concebido por Isaac Newton y forma, junto con otras dos leyes (primera ley y acci贸n y reacci贸n), los fundamentos de la mec谩nica cl谩sica.

F贸rmula

Representamos matem谩ticamente la Segunda Ley como:

Donde

F = m . a

La fuerza y 鈥嬧媗a aceleraci贸n 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 num茅rico, una unidad de medida, una direcci贸n y un sentido. La direcci贸n y la direcci贸n de la aceleraci贸n ser谩n las mismas que la fuerza resultante.

En la segunda ley, la masa del objeto (m) es la constante de proporcionalidad de la ecuaci贸n 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 m谩s alta sufrir谩 menos aceleraci贸n. De esto concluimos que el que tiene la masa m谩s grande resiste las variaciones de velocidad, por lo tanto tiene mayor inercia.

  • La fuerza es igual a la masa por la aceleraci贸n

Ejemplo:

Se mueve una masa corporal de 15 kg con una aceleraci贸n de m贸dulo de 3 m / s2. 驴Cu谩l es el m贸dulo de la fuerza resultante que act煤a sobre el cuerpo?

El m贸dulo de fuerza se encontrar谩 aplicando la segunda ley, por lo que tenemos:

FR = 15. 3 = 45 N

Las tres leyes de Newton

El f铆sico y matem谩tico Isaac Newton (1643-1727) formul贸 las leyes b谩sicas de la mec谩nica, donde describe los movimientos y sus causas. Las tres leyes fueron publicadas en 1687 en el libro “Principios matem谩ticos de la filosof铆a natural”.

Primera ley de Newton

Newton recurri贸 a las ideas de Galileo sobre la inercia para formular la primera ley, por lo que tambi茅n 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 l铆nea recta a velocidad constante.

En resumen, la primera ley de Newton indica que un objeto no puede iniciar el movimiento, detenerse o cambiar de direcci贸n por s铆 mismo. Se necesita la acci贸n 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 “Acci贸n y Reacci贸n“. Esto significa que para cada acci贸n hay una reacci贸n de la misma intensidad, la misma direcci贸n y en la direcci贸n opuesta. El principio de acci贸n y reacci贸n analiza las interacciones que ocurren entre dos cuerpos.

Cuando un cuerpo act煤a sobre una fuerza, otro recibir谩 su reacci贸n. Como el par acci贸n-reacci贸n ocurre en diferentes cuerpos, las fuerzas no se equilibran entre s铆.

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 aceleraci贸n vertical descendente constante del m贸dulo a (hipot茅ticamente m谩s peque帽o que el m贸dulo g de aceleraci贸n por gravedad) como se muestra en la figura 1. Luego, el bloque se eleva con aceleraci贸n constante vertical , hacia arriba, tambi茅n del m贸dulo a, como se muestra en la Figura 2. Sea T la tensi贸n del hilo en el camino hacia abajo y T ‘la tensi贸n del hilo en el camino hacia arriba.

Determine la relaci贸n T ‘/ T en funci贸n de a y g.

2) Mackenzie-2005

Un cuerpo de 4.0 kg est谩 siendo levantado por un cable que soporta una tracci贸n m谩xima de 50N. Adoptando g = 10m / s2, la mayor aceleraci贸n vertical que puede imprimirse en el cuerpo tirando de 茅l 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 fricci贸n y la inercia del hilo y la polea siguen siendo insignificantes y se considera g = 10 m / s.2 .

En cuanto a la aceleraci贸n del bloque B, se puede afirmar que ser谩:

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 fricci贸n. Se aplica una fuerza, tambi茅n horizontal, de intensidad F = 60N al bloque B, como se muestra en la figura.

El m贸dulo de fuerza de tracci贸n 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 aceleraci贸n:

Conociendo el valor de la aceleraci贸n podemos calcular el valor de la tracci贸n 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 fricci贸n 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 expresi贸n diferente

Considerando los dos cochecitos como un solo sistema, tenemos:

Para calcular la fuerza que act煤a sobre el segundo carro, usemos la segunda ley de Newton nuevamente para la ecuaci贸n del segundo carro:

Alternativa b: MF / (m + M)