Fuerza, masa y aceleración Casi todos los movimientos que suceden a nuestro alrededor experimentan cambios. Los objetos adquieren rapidez, se detienen, describen curvas. En cualquiera de estos casos existe aceleración. Tal como se afirma en la página 19, para que un objeto adquiera aceleración, debe actuar sobre él una fuerza neta, o sea, un sistema de fuerzas no equilibrado.
F1 F2
F3
La aceleración depende de la fuerza aplicada
a1
m
La aceleración es una magnitud vectorial cuya dirección y sentido coinciden con los de la fuerza que se aplica sobre un objeto. La intensidad de la aceleración depende de la intensidad de la fuerza que se ejerce. Cuando se realizan mediciones, se aprecia que: • Si la intensidad de la fuerza se duplica, también se duplica la aceleración. • Si se ejerce una fuerza tres veces mayor, la aceleración se triplica.
a2
m
a3
m
La aceleración que adquiere un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que se le aplica.
F
F
a1
m1 a2
m2
m2 = 2 m1
a2 =
a1 2
La aceleración es inversamente proporcional a la masa de los objetos sobre los que se aplica una fuerza determinada.
Por lo tanto, la aceleración que adquiere un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él.
La aceleración depende de la masa del objeto Los pilotos que participan en las competencias automovilísticas saben que cuanta más carga coloquen en sus vehículos, más les costará alcanzar una determinada rapidez, porque la fuerza que ejercen sus motores es la misma en todas las carreras. Esto significa que cuando se aplica una fuerza sobre objetos de diferente masa, la aceleración que adquieren es menor cuanto mayor sea su masa. Cuando se realizan mediciones, se aprecia que: • Si la masa se duplica, la aceleración se reduce a la mitad. • Si la masa se triplica, la aceleración se reduce a la tercera parte. Por lo tanto, para una fuerza determinada, la aceleración es inversamente proporcional a la masa de los objetos sobre los que se aplica la fuerza.
Segunda ley de Newton: el principio de masa Las afirmaciones anteriores responden a un único enunciado, conocido como principio de masa o segunda ley de Newton:
y
La aceleración que adquiere un objeto, cuando se le aplica una fuerza, es directamente proporcional a la intensidad de esa fuerza, tiene el mismo sentido que dicha fuerza y es inversamente proporcional a la masa del objeto.
x Directamente proporcional
Para una intensidad de fuerza F, un objeto de masa m y una intensidad de aceleración a, se obtienen las siguientes expresiones matemáticas correspondientes a la segunda ley de Newton:
y o bien:
x Inversamente proporcional
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F a =m F=m·a