• En un comienzo, Newton definió la masa como
la cantidad de materia de un cuerpo. Sin embargo,
con el tiempo, esto quedó mejor explicado como
la medida de la inercia de un cuerpo ; es decir,
la resistencia del cuerpo a cambiar su estado.
Es importante tener claro que a mayor masa, mayor inercia. Esto no
tiene nada que ver con el peso, por el contrario, el peso se refiere a la
fuerza de gravedad sobre un cuerpo y es igual al producto de su
masa y la aceleración de gravedad.
El peso variará dependiendo del lugar donde se encuentre, mientras
que la masa será siempre constante aunque cambie su forma.
• La masa de un cuerpo es una magnitud escalar y una
propiedad intrínseca de cada cuerpo, que no depende
del medio ni de ningún agente externo, ni de ninguna
fuerza aplicada. La unidad de la masa es el kilogramo
(Kg) en el sistema MKS y el gramo (gr) en el sistema CGS.
La segunda ley:
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración.
Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir,
cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la
magnitud de la fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido
que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa m del objeto.
F = m·a
El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza, y se hace en la
dirección de la línea recta en la que se imprime esa fuerza.
• La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la
fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a
su masa.
• Todos los días se ven cuerpos que no permanecen en un
estado constante de movimiento: las cosas inicialmente en
reposo pueden estar más tarde en movimiento; los objetos en
movimiento se pueden detener. La mayor parte del
movimiento que se observa es movimiento acelerado y es el
resultado de una o más fuerzas aplicadas. La segunda ley de
Newton establece la relación de la aceleración con la fuerza y
la inercia.
La segunda ley de Newton en forma
resumida es:
• En notación simbólica, es simplemente
• Esto significa que si F aumenta, A aumenta; pero
si M aumenta, A decrece.
Un cuerpo se acelera en la dirección de la fuerza que actúa sobre él.
Aplicada en la dirección del movimiento del cuerpo, una fuerza
incrementará la rapidez del cuerpo. Aplicada en dirección opuesta,
reducirá la rapidez del cuerpo. Aplicada en forma perpendicular (a
un ángulo recto), desviará al cuerpo. Cualquier otra dirección de
aplicación dará por resultado una combinación de desviación y
cambio de rapidez.
La aceleración de un cuerpo tiene siempre la dirección de
la fuerza neta.
• Una fuerza, en el sentido más simple, es un empuje o una tracción. Su
fuente u origen puede ser gravitacional, eléctrico, magnético o
simplemente esfuerzo muscular. En la segunda ley, Newton da una idea
más precisa de fuerza relacionada con la aceleración que produce.
Establece en efecto que fuerza es cualquier cosa que pueda acelerar un
cuerpo.
• Además, dice que una mayor fuerza produce mayor aceleración. Para
un cuerpo dado, el doble de la fuerza da por resultado el doble de la
aceleración; el triple de la fuerza, el triple de aceleración, y así
sucesivamente. La aceleración es directamente proporcional a la
fuerza.
La masa del cuerpo tiene el efecto opuesto. A mayor masa del cuerpo, menor
aceleración. Para la misma fuerza, el doble de la masa da por resultado la
mitad de su aceleración; el triple de la masa, un tercio de la aceleración.
Incrementando la masa decrece la aceleración. La aceleración de un cuerpo
depende entonces tanto de la magnitud de la fuerza neta como de la masa del
cuerpo.
Fuerza Neta
La segunda ley de Newton relaciona la aceleración de un cuerpo con la fuerza
neta y se considera cuando se ejerce más de una fuerza sobre un cuerpo.
Cuando se aplica fuerza a un objeto en la misma dirección o en direcciones
opuestas, se encuentra que la aceleración del objeto es proporcional a la
suma algebraica de las fuerzas. Si las fuerzas están en la misma dirección,
simplemente se suman, si están en direcciones opuestas se restan.
Es la fuerza neta la que acelera las
cosas. Si dos o más fuerzas tiran a
cierto ángulo entre sí, de tal manera
que no estén en la misma dirección ni
en direcciones opuestas, se suman
geométricamente.
Algunas fuerzas comunes
Peso
• Fuerza sobre un cuerpo debida a la atracción
gravitacional de otro cuerpo (normalmente la
Tierra).
• La dirección del peso está dirigida hacia el centro de
la Tierra.
Normal
• Es una fuerza que actúa en ángulo recto a una
superficie de contacto.
• Es la reacción que produce la superficie de contacto.
Tensión
• Las cuerdas permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a
otro. Cuando en los extremos de una cuerda se aplican dos
fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone tensa.
• Las fuerzas de tensión son, en definitiva, cada una de estas
fuerzas que soporta la cuerda sin romperse.
Fricción
• La fricción (rozamiento), se debe a las irregularidades en las
superficies que están en contacto.
• Depende de los materiales y de cuánto se opriman entre sí.
• Hasta las superficies que parecen muy lisas tienen
irregularidades microscópicas que estorban el movimiento.
• La dirección de la fuerza de fricción siempre es opuesta al
movimiento.
Fricción o Roce
• Siempre que se aplica una fuerza a un objeto, la fuerza neta
es por lo general menor que la fuerza aplicada. Esto se
debe a la fricción. La fricción es el resultado del contacto
mutuo de las irregularidades en las superficies de objetos
deslizantes. Las irregularidades restringen el movimiento.
Incluso las superficies que parecen ser muy lisas presentan
áreas irregulares cuando se les observa al microscopio. Los
átomos se “enganchan” entre sí en muchos puntos de
contacto.
Leyes de Newton y caída de los
cuerpos
Galileo no dijo por qué caen los
cuerpos
con
la
misma
aceleración. La segunda ley de
Newton explica esto. Un cuerpo
que cae se acelera hacia la
Tierra a causa de la Fuerza
gravitacional de atracción entre
ambos. La fuerza de gravedad
que actúa sobre un cuerpo se
denomina peso del cuerpo.
Cuando ésta es la única fuerza
que actúa sobre un cuerpo se
dice que el cuerpo se encuentra
en un estado de caída libre .
• Ya se han considerado los
objetos que caen en el vacío,
pero ¿qué hay de los casos
prácticos de objetos que caen a
través del aire? ¿Cómo se
aplican las leyes de Newton a
los objetos que caen a través
del aire?. La respuesta es que
estas leyes tienen aplicación
para todos los cuerpos que
caen, sea en caída libre o en
presencia de fuerzas resistivas.
Las aceleraciones, sin embargo
son muy distintas para ambos
casos.
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