¿Cuál es la relación entre fuerza, masa y aceleración? Secundaria

¿Cuál es la relación entre fuerza, masa y aceleración? Secundaria

La segunda ley de Newton define la relación exacta entre la fuerza y la aceleración matemáticamente
Fuerza, masa y aceleración
Fuerza, masa y aceleración
Redacción | UN1ÓN | 01/10/2020 14:03

En la materia de Física del segundo de secundaria, se verá el tema: “¿Cuál es la relación entre fuerza, masa y aceleración?”, a través del cual los alumnos identificarán y describirán la presencia de fuerzas en interacciones cotidianas (fricción, flotación, fuerzas en equilibrio). 

En sesiones anteriores, conociste cómo un objeto puede estar en dos estados: en movimiento o en reposo, y cuando se le aplica una fuerza externa, este estado de movimiento cambia. La inercia es una propiedad que tienen los objetos para permanecer en su estado de movimiento y dependen de la masa del objeto. La primera ley de Newton explica el concepto de inercia, es por eso, por lo que también se le conoce como ley de la inercia.

En esta ocasión, profundizarás en la Segunda Ley de Newton.

La segunda ley de Newton establece que este tipo de fuerza modifica la velocidad de un objeto porque la rapidez y/o la dirección cambia. A estos cambios en la velocidad, se le llama aceleración.

La segunda ley de Newton define la relación exacta entre la fuerza y la aceleración matemáticamente. Entre más masa tenga el objeto, más difícil es que el objeto cambie su dirección o su rapidez, ya sea que se encuentre en reposo o en movimiento de forma recta y a un paso constante. Es por eso, por lo que es mucho más difícil mover un auto o un camión que una bicicleta. El camión tiene más masa, por lo tanto, más inercia. Inercia y masa son dos maneras diferentes de referirse al mismo concepto.

Para comenzar a comprender la segunda ley de Newton, observa la relación que hay entre la fuerza, la masa y la aceleración en una sola ecuación.

La fuerza está dada en Newtons, la masa en kilogramos y la aceleración en metros sobre segundo al cuadrado.

En conclusión, en cualquier situación que involucre masa y aceleración se aplica una fuerza.

Observa el siguiente video sobre la segunda ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica, para aclarar un poco más la relación entre masa, fuerza y aceleración.

Leyes de Newton.

 

Un cuerpo se acelera cuando se le aplica una fuerza cuyo valor es el producto de su masa por su aceleración. De este modo, la aceleración de un cuerpo con masa pequeña será grande.

Para que quede más claro, observa el siguiente ejemplo.

 

Ejemplo 1.

Sobre una caja de 60 kg actúa una fuerza de 300 N.

¿Qué aceleración le proporciona la fuerza a la caja?

También, se pueden aplicar dos fuerzas al mismo tiempo sobre un objeto. A esto se le llama Sistema Vectorial. En sesiones anteriores se explicó que un Sistema Vectorial se produce cuando se aplican dos o más fuerzas sobre un mismo objeto.

Uno de los ejemplos presentados anteriormente fue el del sistema de fuerzas colineales, que son aquellas que se aplican sobre el mismo objeto, con la misma dirección y en el mismo sentido en línea recta.

Ejemplo. Sistema de fuerzas colineales.

Sobre una caja de 60 kg actúan dos fuerzas en un mismo sentido y dirección.

F1 = 200 N y F2 = 100 N

¿Qué fuerza resultante se obtiene?

¿Qué aceleración le proporciona la fuerza resultante a la caja?

Concepto de fuerza en física

Fuerza es la capacidad, vigor o robustez para mover algo que tiene peso o hace resistencia. Sin embargo, fuerza también puede indicar vitalidad e intensidad, hacer referencia a algún tipo de violencia (física o moral), incluso, puede indicar poder o autoridad. Esta palabra procede del latín fortia.

Por otra parte, en física fuerza es aquella acción o influencia que puede modificar el movimiento o la estructura de un cuerpo.

La fuerza es un fenómeno físico capaz de modificar la velocidad de desplazamiento, movimiento y/o estructura (deformación) de un cuerpo, según el punto de aplicación, dirección e intensidad dado.

Por ejemplo, acciones como arrastrar, empujar o atraer un objeto conllevan la aplicación de una fuerza que puede modificar el estado de reposo, velocidad o deformar su estructura según sea aplicada.

Concepto de masa

Como masa designamos la magnitud física con que medimos la cantidad de materia que contiene un cuerpo. Como tal, su unidad, según el Sistema Internacional de Unidades, es el kilogramo (kg).

Como masa también se denomina la mezcla espesa, blanda y consistente, que se hace con líquido y con una o varias harinas, muy utilizada para preparar alimentos como el pan, el pastel, los tamales, etc.

De forma genérica, masa puede aludir a un todo, conformado como un conjunto o como una reunión de cosas considerada en grueso: masa de productos, masa de personas, etc.

Concepto de aceleración en física

Al estudiar el comportamiento de un cuerpo en movimiento será usual que te encuentres con que este no mantiene su velocidad constante. El hecho de que un cuerpo pueda aumentar el módulo de su velocidad (también conocida como rapidez o celeridad) mientras se mueve, es lo que se conoce cotidianamente como aceleración. Cuando disminuye el módulo de la velocidad,  se habla cotidianamente de frenado. Ambos tipos de movimiento son estudiados en Física por la misma magnitud: la aceleración.

Por ejemplo decimos que "está acelerando" un coche que pasa en una recta de 90 km/h a 120 km/h, o cuando soltamos una pelota de goma y la dejamos caer en el vacío, podemos ver como su rapidez aumenta a medida que pasa el tiempo (aumenta debido a la gravedad).

Tipos de aceleración

En Física solemos hablar de distintos tipos de aceleración, en función de distintos factores. A continuación tienes una clasificación así como los enlaces para que puedas entender a qué nos referimos en cada caso:

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