Segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton dice que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre él y de su masa. En las situaciones de masa constante que se usan en la mayoría de los problemas introductorios de física, la relación es:

Esto significa que la aceleración aumenta cuando la fuerza neta aumenta y disminuye cuando la masa aumenta. La aceleración apunta en la misma dirección que la fuerza neta.

Usa el simulador para probar $F_{net} = ma$

Cambia la fuerza o la masa una a la vez y observa cómo se actualiza la aceleración. Con la masa fija, la aceleración cambia directamente con la fuerza. Con la fuerza fija, la aceleración cambia de manera inversa con la masa.

Cuándo la segunda ley de Newton se convierte en $F_{net} = ma$

La formulación más general de la segunda ley de Newton dice que la fuerza neta es igual a la tasa de cambio del momento lineal:

Para una masa constante $m$, el momento lineal es $\vec{p} = m\vec{v}$, así que esto se reduce a

Esa forma para masa constante es la versión que la mayoría de los estudiantes aprende primero, y es la versión que modela este widget. Si la masa está cambiando, no debes suponer que $F_{net} = ma$ cuenta por sí sola toda la historia.

Ejemplo resuelto: 12 N sobre un carrito de 4 kg

Supón que un carrito tiene una masa de $4\ \mathrm{kg}$ y que la fuerza neta sobre él es de $12\ \mathrm{N}$ hacia la derecha. Con masa constante,

Entonces el carrito acelera a $3\ \mathrm{m/s^2}$ hacia la derecha. Si el mismo carrito sintiera solo $6\ \mathrm{N}$, la aceleración bajaría a $1.5\ \mathrm{m/s^2}$. Si la fuerza se mantuviera en $12\ \mathrm{N}$ pero la masa aumentara a $8\ \mathrm{kg}$, la aceleración también sería de $1.5\ \mathrm{m/s^2}$. Esa es la idea clave: la fuerza hace subir la aceleración, mientras que la masa se opone a ese cambio.

Qué debes notar al mover los deslizadores

No te fijes solo en si el número es mayor o menor. Fíjate en la relación misma.

• La fuerza cambia la aceleración de forma directa.
• La masa cambia la aceleración de forma inversa.
• Fuerza neta cero significa aceleración cero, incluso si el objeto ya se está moviendo.

Ese último punto importa. La segunda ley de Newton relaciona la fuerza con la aceleración, no la fuerza con la velocidad.

Prueba un caso similar de fuerza y masa

Prueba tu propia versión dejando una variable fija. Primero duplica la fuerza mientras mantienes constante la masa. Luego reinicia y duplica la masa mientras mantienes constante la fuerza. Si puedes predecir la nueva aceleración antes de revisar el widget, estás usando la ley en lugar de memorizarla.