La segunda ley del movimiento de Sir Isaac Newton establece que la fuerza ejercida por un objeto en movimiento es igual a su masa multiplicada por su aceleración en la dirección desde la que es empujada, expresada como la fórmula F = ma. Debido a que la fuerza es proporcional a la masa y la aceleración, duplicar la masa o la aceleración y dejar la otra constante duplicará la fuerza del impacto; la fuerza del impacto aumenta cuando un objeto de peso constante se somete a una mayor aceleración. Puede explorar varios experimentos diferentes que demuestran este principio.
Recoge una piedra y un papel arrugado. Debido a que la aceleración de la gravedad es constante, todos los objetos caen a la misma velocidad independientemente de su masa. Pruebe esta ley dejando caer ambos elementos simultáneamente y observándolos caer a la misma velocidad. Ahora coloque un recipiente lleno de azúcar en polvo o harina debajo de la roca y déjelo caer desde una altura fija en el polvo. Deje el recipiente a un lado, teniendo cuidado de no alterar el polvo que contiene. Deje caer la bola de papel de la misma altura en un bol con la misma cantidad del mismo polvo. Compare los cráteres en el polvo creado por cada impacto. Debido a que la aceleración era constante, la diferencia de tamaño entre el cráter creado por la roca y el hecho por el papel ilustra que un aumento en la masa aumenta directamente la fuerza del impacto en el harina.
Atornille un ojal en una pelota de béisbol y otro en el dintel del marco de una puerta. Cuelgue la pelota de béisbol del marco de la puerta con un trozo de cuerda atada a través de los ojales para que cuelgue unos centímetros por encima del suelo. Marque el lugar directamente debajo de la posición de descanso de la pelota de béisbol. Mueva la pelota de béisbol colgante y coloque otra pelota de béisbol en el lugar marcado. Tire de la pelota de béisbol que cuelga hacia atrás para que esté a tres pies del suelo y suéltela para que se balancee y golpee la pelota de béisbol en el piso. Mide la distancia que recorre la pelota de béisbol en el suelo. Repita el experimento, sustituyendo una pelota de plástico Wiffle por la pelota de béisbol en el piso, y mida qué tan lejos rueda después del impacto. Este experimento ilustra que cuando la fuerza se mantiene constante, la aceleración es mayor en objetos con menos masa.
Construya una rampa simple de 18 pulgadas de alto y aproximadamente 24 pulgadas de largo con un pedazo de madera contrachapada delgada y ladrillos. Coloca un carro de juguete en la parte superior de la rampa. Suéltelo y mida qué tan lejos rueda. Pega dos arandelas de metal al automóvil, suéltalo de la rampa y mide qué tan lejos rueda. Repite el experimento con cinco arandelas pegadas a la parte superior del automóvil. Este experimento muestra que a medida que aumenta la masa con la aceleración constante de la gravedad, la fuerza que empuja el automóvil a lo largo del piso aumenta, lo que hace que los automóviles más pesados viajen más lejos.
Consiga el carro de un niño, un hilo o hilo de algodón ligero y dos o tres pequeños voluntarios. Ate la cuerda alrededor de la manija del carro y deje 2 o 3 pies de cuerda colgando de la manija para tirar. Comience con un vagón vacío. En un terreno plano y nivelado, como una acera, y desde un comienzo parado, tire de la cuerda hasta que alcance una velocidad cómoda para caminar. Tenga en cuenta el esfuerzo que se necesita para tirar del vagón. A continuación, haga que uno de sus voluntarios se siente en el vagón y vuelva a tirar de la cuerda hasta alcanzar la velocidad de caminar. Tenga en cuenta el esfuerzo necesario para tirar del vagón. La cuerda solo puede necesitar una pequeña cantidad de fuerza antes de romperse; Cuantos más pasajeros haya en su vagón, más fuerza necesitará para tirar de él, hasta que pase el punto de ruptura de la cuerda. Con este experimento, su aceleración es aproximadamente la misma cada vez, aunque necesita tirar con más fuerza debido a la masa adicional de cada nuevo pasajero. ¿Cuántos pasajeros puedes tirar antes de que se rompa la cuerda?