GUÍA 1 ONCE SEGUNDA LEY DE NEWTON
AREA DE CIENCIAS NATURALES
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JORNADA TARDE
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ASIGNATURA DE FÍSICA
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DOCENTE: MARITZA QUIROGA GONZÁLEZ
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GRADO: ONCE
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TEMA: LA SEGUNDA LEY DE NEWTON
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El OBJETIVO de esta guía es que conozcamos la segunda
ley de Newton y la aplicación que tiene en diversas situaciones.
A continuación encontrarás una lectura acerca de lo
que es la segunda ley de Newton, lee con atención
Cuando
sobre un cuerpo actúa una fuerza neta diferente de cero, este puede pasar de
moverse más lento, más rápido, o en una dirección diferente, dependiendo de la
dirección en que se aplica dicha fuerza neta, es decir que el cuerpo
experimenta cambios de velocidad. Si la fuerza neta es constante, los cambios
de velocidad se dan en la misma proporción para tiempos iguales. Dado que la
aceleración es el parámetro que cuantifica los cambios de velocidad, los
vectores de aceleración y de fuerza tienen la misma dirección. Cuando cambia el
valor de la fuerza neta aplicada sobre el objeto, la aceleración también
cambia. Si sobre un mismo cuerpo se ejercen sucesivamente diferentes fuerzas
cuyas intensidades son F1,F2,F3… y como
consecuencia, los valores de aceleración son, respectivamente a1, a2,
a3… se tiene que:
La segunda ley de Newton, o ley fundamental de
la dinámica relaciona la fuerza neta que se ejerce sobre un cuerpo y la
aceleración que experimenta. La aceleración,
, de
cualquier partícula material tiene en todo momento la misma dirección de la
fuerza neta
que actua sobre ella, en donde el cociente
entre las normas del vector fuerza y del vector aceleración, es igual a una
constante que depende de la partícula. Es decir:
Esta
expresión muestra que la fuerza neta y la aceleración son directamente
proporcionales. La constante de proporcionalidad corresponde a la masa del
cuerpo. En consecuencia, la fuerza neta se puede expresar como:
Esta
expresión se constituye en la ley fundamental de la dinámica conocida como
segunda ley de Newton la cual se expresa como:
La fuerza neta que se ejerce sobre un cuerpo
es proporcional a la aceleración que dicha fuerza produce, donde la constante
de proporcionalidad es la masa del cuerpo.
A partir
de la expresión
podemos ver
que cuando a dos cuerpos se les aplica la misma fuerza, el de menor masa
experimenta mayor aceleración. Esto corrobora que la masa es una medida de la
inercia de un cuerpo, es decir, de la resistencia de dicho cuerpo opone al
cambio de su estado de reposo o de movimiento. Para una fuerza neta dada,
cuanto mayor es la masa del cuerpo sobre el cual se aplica, menor es la
aceleración que produce sobre él.
Puesto que
la dirección de la fuerza neta coincide con la dirección de la aceleración que
dicha fuerza produce, cuando la fuerza neta se dirige en el sentido del
movimiento del cuerpo, la rapidez aumenta. Un ejemplo de este fenómeno es
cuando la fuerza neta se dirige en sentido contrario al movimiento del cuerpo,
entonces la rapidez disminuye, esto se puede apreciar cuando lanzamos una
manzana verticalmente hacia arriba.
De acuerdo
con lo que se ha mencionado, la tierra siempre ejerce una fuerza la cual
llamamos peso. Por lo tanto, en un cuerpo que es lanzado y cae, está actuando
una fuerza neta que corresponde a su peso, es decir que dicho cuerpo
experimentará una aceleración en dirección vertical hacia abajo.
Cuando la
manzana sube, la magnitud de la velocidad disminuye y ocurre lo contrario
cuando la manzana cae. En virtud se puede interpretar una fuerza de 1N actuando
sobre un objeto de 1 Kg, como aquella que produce un cambio en la rapidez de
1m/s por cada segundo que está actuando.
Esta ley
fundamental de la dinámica encierra también lo establecido en el principio de
inercia, ya que los estados de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme son
estados sin aceleración, por lo que la expresión
permite
concluir que siempre que la fuerza neta sea igual a cero el objeto no se
acelerará, y por lo tanto se mantendrá en reposo o conservará la dirección y
rapidez con que se va moviendo.
Si sobre
dos cuerpo se aplica una fuerza de igual magnitud, el cuerpo de menor masa
tendrá una mayor aceleración como producto de acción de la fuerza.
Para comprender mejor la segunda ley de Newton, te
invito a que revises los videos que aparecen en este blog acerca de este tema:
Las tres leyes de Newton
https://www.youtube.com/watch?v=JPEvcbyGE8g
¿Cómo funcionan las Leyes de Newton? 🍎 - CuriosaMente 124
EJERCICIOS
A continuación encontrarás los vínculos de los
videos tutoriales acerca de la solución de ejemplos de aplicación de la segunda
ley de Newton, también lo encontrarás en el blog.
Segunda ley de Newton ejemplo 1 | Física (dinámica)
– Vitual
https://www.youtube.com/watch?v=7mu4BT630lw
Segunda ley de Newton ejemplo 2 | Física (dinámica)
- Vitual
Segunda ley de Newton ejemplo 11 | Física
(dinámica) - Vitual
https://www.youtube.com/watch?v=CmMgs5CqNG4
¿Cómo funcionan las Leyes de Newton? 🍎 - CuriosaMente 124
1)
Se tienen dos
cuerpos, donde uno de ellos tiene el doble de masa que el otro. Si se aplica la
misma fuerza en los dos cuerpos, ¿cuál de los dos experimentará una aceleración
mayor?
2)
¿Qué aceleración
experimenta un cuerpo de 10 Kg, cuando sobre él se aplica una fuerza neta de
20N?
3)
¿Qué fuerza se requiere para imprimirle una aceleración
de 60cm/s2 (realizar conversión a m/s) a un cuerpo de 2 kilogramos ?
4)
Un cuerpo de 6.5 Kg parte del reposo y
recorre una distancia de 22m en 5.4 segundos por acción de una fuerza
constante. Encuentra el valor de la fuerza. (calcula la aceleración según la
definición de aceleración)
5)
Una caja tiene una masa de 25 Kg , se halla sobre el piso
de un ascensor que baja con una aceleración constante de 0.5 m/s2
¿qué fuerzas actúan sobre la caja?, ¿Cuál es la magnitud de cada una de las fuerzas?
6) Un cuerpo se desliza por un plano horizontal. Su masa
es de 45 Kg y el valor del coeficiente de rozamiento es 0,4. Encuentra la
fuerza aplicada paralela al plano que produce una aceleración de 2,5 m/s2.
7) De la siguiente figura encuentre la aceleración de las masas y las
tensión de la cuerda, si la m1=10 Kg y m2=15Kg
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REFERENCIAS
Guzmán,
Daniela. Hernández Juan. León, Alberto. Pabón María. Activamente ciencias 10,
volumen 1. Editorial Santillana. 2019.
Las tres
leyes de Newton, https://www.youtube.com/watch?v=JPEvcbyGE8g
¿Cómo
funcionan las Leyes de Newton? 🍎 -
CuriosaMente 124, https://www.youtube.com/watch?v=86ZNmoAdlNg
Segunda
ley de Newton ejemplo 1 | Física (dinámica) – Vitual. https://www.youtube.com/watch?v=7mu4BT630lw
Segunda
ley de Newton ejemplo 2 | Física (dinámica) – Vitual. https://www.youtube.com/watch?v=8f9DwxFbTWk
Segunda
ley de Newton ejemplo 11 | Física (dinámica) – Vitual. https://www.youtube.com/watch?v=CmMgs5CqNG4
¿Cómo
funcionan las Leyes de Newton? 🍎 -
CuriosaMente 124. https://www.youtube.com/watch?v=86ZNmoAdlNg
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