Segunda
ley de newton
El cambio de movimiento es
proporcional a la fuerza motriz
impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se
imprime.7
Esta
ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por
qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento,
cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios
experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la
dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los
cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho
sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que
se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma
tasa de cambio en el momento del objeto.
En
términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:
Donde:
es el momento lineal
la fuerza total o fuerza resultante.
Suponiendo
que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz8 la
ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera:
Sabemos
que es el momento
lineal, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.
Consideramos
a la masa constante y podemos escribir aplicando
estas modificaciones a la ecuación anterior:
La fuerza es el producto de la masa por la aceleración,
que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de
proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuación anterior obtenemos
que m es la relación que existe entre 
y 
. Es decir la
relación que hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleración obtenida.
Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleración (una gran
masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masa se
define como una medida de la inercia del cuerpo.
y . Es decir la
relación que hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleración obtenida.
Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleración (una gran
masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masa se
define como una medida de la inercia del cuerpo.
Por
tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta
partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y
en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto
para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es
diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la
masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la
que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo
aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.
De
la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza
o newton
(N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así,
pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce
una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de
tener la misma dirección y sentido.
La
importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de
la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los
diferentes tipos de movimiento: rectilíneo
uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente
acelerado (m.r.u.a).
Si
sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector
suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese
hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su
peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad
.
la fisica para interaciones de contacto
ResponderEliminar