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Ensayo:

SEGUNDA LEY DE NEWTON INTRODUCCION

Dentro del campo de las leyes de Newton, se encuentran dos conceptos primordiales; fuerza y masa. La fuerza la definimos como una cantidad vectorial, resultado de la interacción de dos cuerpos. En base a ella, se deduce la primera ley de Newton. Que se refiere a un objeto en equilibrio es igual a que las fuerzas que interactúan en él, es igual a cero. Por lo que no cambia su movimiento. La cuestión recae cuando la fuerza neta es diferente de cero, un ejemplo de ello, es cuando empujamos o tiramos de un cuerpo de magnitud estándar, la aceleración está en la misma dirección de la fuerza neta. Si la magnitud de la fuerza neta es constante, también lo será la magnitud de la aceleración. La pregunta sería, qué efecto produciría la misma fuerza sobre distintos cuerpos.

DESARROLLO

Newton experimentó que a un cierto incremento en la masa de un cuerpo, la aceleración producida por una fuerza es inversamente proporcional a la masa acelerada. Es decir para un cuerpo dado, la magnitud de la aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre él. Por lo que la masa puede considerarse como la medida cuantitativa de la resistencia de un cuerpo a la aceleración producida por la fuerza dada. Así entonces, expresamos la definición anterior como: m=¿ donde la masa actúa como una medida cuantitativa de la inercia. Cuando sostenemos en la mano una fruta en el supermercado y la movemos un poco hacia arriba y hacia abajo para estimar su masa, estamos aplicando una fuerza para saber cuánto acelera la fruta hacia arriba y hacia abajo. Si una fuerza causa una aceleración grande, la fruta tiene una masa pequeña; si la misma fuerza causa sólo una aceleración pequeña, la fruta tiene una masa grande. De la misma forma, si golpeamos una pelota de ping-pong y un balón de baloncesto con la misma fuerza, el balón tendrá una aceleración mucho menor porque su masa es mucho mayor. La dirección de la fuerza neta es igual a la dirección de la aceleración, sea la trayectoria del cuerpo recta o curva. Newton juntó todas estas relaciones y resultados experimentales en un sólo enunciado conciso que ahora llamamos segunda ley del movimiento de Newton: Segunda ley del movimiento de Newton: si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, éste se acelera. La dirección de aceleración es la misma que la dirección de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración.

Podemos ahora utilizar la ecuación predestinada de la masa y construir la ecuación que enuncia la segunda ley de Newton, dando como: ∑⃗ F =m ⃗a F es la suma vectorial de todas las fuerzas que interactúan sobre un En esta ecuación ∑ ⃗ cuerpo, el producto m⃗a indica la aceleración ejercida sobre un cuerpo, la cual no es una F de fuerza. Tenga en cuenta que aun cuando el vector m⃗a sea igual a la suma vectorial ∑ ⃗ todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, el vector m⃗a no es una fuerza. La aceleración es un resultado de una fuerza neta distinta de cero; no es una fuerza por sí misma. Es “sentido común” pensar que hay una “fuerza de aceleración” que nos empuja contra el asiento cuando nuestro automóvil acelera hacia delante desde el reposo; pero no existe tal fuerza; más bien, nuestra inercia nos hace tender a permanecer en reposo con respecto a la Tierra, y el auto acelera a nuestro alrededor. Esta confusión de “sentido común” surge al tratar de aplicar la segunda ley de Newton donde no es válida: en un marco de referencia no inercial de un automóvil en aceleración. [ CITATION Zem13 \l 3082 ]

Hay al menos cuatro aspectos de la segunda ley de Newton que merecen atención especial. Primero, la ecuación (1) es vectorial. Normalmente la usaremos en forma de componentes, con una ecuación para cada componente de fuerza y la aceleración correspondiente: (Segunda ley del movimiento de Newton) ∑ F X =ma x ∑ F y =m a y ∑ F X =ma x Este conjunto de ecuaciones de componentes equivale a la ecuación vectorial única (1). Cada componente de la fuerza total es igual a la masa multiplicada por la componente correspondiente de la aceleración. Segundo, el enunciado de la segunda ley de Newton se refiere a fuerzas externas, es decir, fuerzas ejercidas sobre el cuerpo por otros cuerpos de su entorno. Un cuerpo no

puede afectar su propio movimiento ejerciendo una fuerza sobre sí mismo; si fuera posible ¡podríamos levantarnos hasta el techo tirando de nuestro cinturón! Por ello, solo incluimos fuerzas externas en las ecuaciones (1) y (2). Tercero, las ecuaciones (1) y (2) solo son válidas si la masa m es constante. Es fácil pensar en sistemas con masa cambiante, como un camión tanque con fugas, un cohete o un vagón de ferrocarril en movimiento que se carga con carbón; no obstante, tales sistemas se manejan mejor usando el concepto de cantidad de movimiento que veremos en el capítulo 8.[ CITATION Zem13 \l 3082 ] Todos los objetos son atraídos hacia la Tierra. La fuerza de atracción que ejerce la Tierra F g . Esta fuerza se dirige hacia el centro de sobre un objeto se llama fuerza gravitacional ⃗ la tierra y su magnitud se llama peso del objeto. Es fácil demostrar sus efectos: si dejamos caer un objeto, caerá (acelerara) hacia la Tierra. Puesto que solo una fuerza actúa sobre el F neta y podemos sustituir la aceleración debida a la w es la fuerza neta ⃗ objeto, su peso ⃗ gravedad ⃗g por a⃗ . Obteniendo:

w =m ⃗g ⃗ F neta =m a⃗

Hay que tener presente que la masa es la propiedad fundamental. La masa no depende del valor de ⃗g; el peso sí. La aceleración debida a la gravedad en la Luna es aproximadamente la sexta parte que en la Tierra, por lo que el peso de un objeto en la Luna seria la sexta parte de su peso en la Tierra; pero su masa, que refleja la cantidad de materia que contiene y su inercia, serían las mismas en ambos lugares. La segunda ley de Newton (junto con el hecho de que w es equivalente a m) explica por qué todos los objetos en caída libre tienen la misma aceleración. Por ejemplo, dos objetos que caen; uno de los cuales tiene el doble de masa que el otro. El cuerpo con el doble de masa tiene el doble de peso, es decir, que sobre él actúa una fuerza gravitacional del

doble. Sin embargo, el cuerpo más masivo también tiene el doble de inercia, así que se necesitaría el doble de fuerza para imprimirle la misma aceleración. [ CITATION WIL07 \l 3082 ]

CONCLUSION

La segunda ley de Newton es una de las más importantes de la mecánica clásica, en ella se han elaborado cientos de productos para la industria, como ejemplo son las motocicletas, porque se elabora lo más ligera posible y utiliza el motor más potente posible, aunque también es causante del mayor temor de los automóviles, los accidentes, cuando un vehículo no tiene frenos, su velocidad incrementa a cada segundo, por lo que el árbol u otro carro que se estrella ejerce una fuerza opuesta al carro, que hace que su velocidad sea cero, es por eso el tamaño de los impactos. Aun cuando newton se responsabilizó de todo la ecuación, fueron las experimentaciones de galileo que demostraron el conjunto de fuerzas externas, así como un objeto siempre está en equilibrio si y solo si no existe una fuerza que lo modifique su naturaleza, aun cuando el movimiento del objeto sea distorsionado el objeto no cambiará, esto sucede en algunos cuerpos, que luego se relaciona con el trabajo y la conservación de la masa, esto es cuando un carro desprende energía producto del trabajo y consecuente de las leyes de newton.

BIBLIOGRAFIA

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