Segunda Ley De Newton

I. OBJETIVOS

II. MARCO TEORICO
SEGUNDA LEY DE NEWTON
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. Por tanto se puede afirmar que la aceleración A de cualquier partícula o material tiene en todo momento la misma dirección y el mismo sentido que lafuerza neta (suma de fuerzas), Fneta que actúa sobre ella.
Esta expresión muestra que la fuerza neta y la aceleración son directamente proporcionales, ya que se relacionan mediante una constante de proporcionalidad. A dicha constante se le llama masa inercial del cuerpo y por tanto esta expresada de la siguiente manera:
Fneta = m. a
Esta es la ecuación fundamental de la dinámica, es por tantoque la segunda ley de newton se puede sintetiza en el siguiente postulado: “la fuerza neta que se ejerce sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que produce dicha fuerza, siendo la masa del cuerpo la constante de proporcionalidad”.
A partir de la ecuación fundamental de la dinámica de deduce que la aceleración que deduce un cuerpo es inversamente proporcional a la masa del mismo ydirectamente proporcional a la fuerza aplicada. Así si a dos cuerpos se les aplica la misma fuerza a aquel que posea la mayor masa experimentara una aceleración menor, por esta razón se dice que la masa es una medida de la inercia de un cuerpo; es decir, de la resistencia que dicho cuerpo opone a la variación de su estado de reposos o de movimiento.
Para una fuerza neta dada cuanto mayor es la masa delcuerpo sobre el cual se aplica, menor es la aceleración que produce sobre el. puesto que la dirección y el sentido de la fuerza neta coinciden con los de la aceleración que dicha fuerza produce, se considera que si la fuerza neta llegase a tener el mismo sentido que el movimiento del cuerpo, la velocidad aumentaría; mientas que, si la fuerza neta tiene un sentido contrario al movimiento delcuerpo la velocidad disminuiría.
La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,
1 N = 1 Kg · 1 m/s2
La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, comopor ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.
Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de uncuerpo por su velocidad, es decir:
p = m · v
La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dichocuerpo, es decir,
F = dp/dt
De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:
F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v
Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce comoPrincipio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:
0 = dp/dt
Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de...