Isaac Newton dio la mejor descripción de los vínculos entre la fuerza y el movimiento en sus tres famosas leyes, y aprender sobre ellas es una parte crucial del aprendizaje de la física. Te dicen lo que sucede cuando se aplica una fuerza a una masa y también definen el concepto clave de fuerza. Si desea comprender la relación entre la fuerza y el movimiento, las dos primeras leyes de Newton son las más importantes a considerar y son fáciles de entender. Explican que cualquier cambio de moverse a no moverse o viceversa requiere una fuerza desequilibrada y que la La cantidad de movimiento es proporcional al tamaño de la fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Si no hay fuerza, o si las únicas fuerzas están perfectamente equilibradas, un objeto permanecerá quieto o continuará moviéndose exactamente a la misma velocidad. Solo las fuerzas desequilibradas causan cambios en la velocidad de un objeto, incluido el cambio de su velocidad de cero (es decir, estacionaria) a más de cero (en movimiento).
Primera ley de Newton: fuerzas y movimiento desequilibrados
La primera ley de Newton dice que un objeto permanecerá en reposo (no en movimiento) o en movimiento en exactamente la misma velocidad y exactamente en la misma dirección a menos que sea actuado por un "desequilibrado" fuerza. En términos más simples, dice que algo solo se mueve si algo más lo empuja, y que las cosas solo se detienen, cambian de dirección o comienzan a moverse más rápido si algo lo empuja.
Comprender el significado de "fuerza desequilibrada" aclara esta ley. Si dos fuerzas actúan sobre un objeto, una lo empuja hacia la izquierda y la otra hacia la derecha, solo se moverá si una de las fuerzas es mayor que la otra. Si tienen exactamente la misma fuerza, el objeto simplemente permanecerá donde está.
Una forma de imaginar esto es pensar en un conjunto de escalas, con pesos a cada lado. Los pesos están siendo tirados hacia abajo por la gravedad, y lo único que afecta la cantidad de gravedad que los atrae es la cantidad de masa que hay. Si tiene la misma cantidad de masa en ambos lados, la báscula permanece quieta. La báscula solo se mueve si literalmente la haces desequilibrada en términos de masa. La diferencia de masas significa que las fuerzas que actúan en ambos lados de la báscula están desequilibradas y, por lo tanto, la báscula se mueve.
Imaginar un movimiento constante a la misma velocidad es más difícil porque no se encuentra con esto en la vida cotidiana. Piense en lo que sucedería si tuviera un carro de juguete sobre una superficie perfectamente lisa (sin fricción) y no hubiera aire en la habitación. El automóvil permanecería quieto a menos que lo empujaran, como se describió anteriormente. Pero, ¿qué pasa después del empujón? No hay fricción con la superficie que la frene ni aire que la frene. La superficie equilibra la fuerza de la gravedad (mediante algo llamado la "reacción normal", relacionada con la tercera ley de Newton) y no hay fuerzas que actúen sobre ella desde la izquierda o la derecha. En esta situación, el automóvil seguiría viajando a la misma velocidad a lo largo de la superficie. Si la superficie fuera infinitamente larga, el automóvil seguiría moviéndose a esa velocidad para siempre.
Segunda ley de Newton: ¿Qué es la fuerza?
La segunda ley de Newton define el concepto de fuerza. Establece que la fuerza aplicada a un objeto es igual a su masa multiplicada por la aceleración que causa la fuerza. En símbolos, esto es:
F = ma
La unidad de fuerza es el Newton, para reconocer a la persona que lo definió, que es una forma abreviada de decir kilogramos-metros por segundo al cuadrado (kg m / s2). Si tiene una masa de 1 kg y desea acelerarla 1 m / s por segundo, debe aplicar una fuerza de 1 N.
Escribir la ley de Newton de la siguiente manera ayuda a aclarar el vínculo entre fuerza y movimiento:
La aceleración, a la izquierda, nos dice cuánto se mueve algo. El lado derecho muestra que una fuerza mayor conduce a más movimiento si la masa del objeto es la misma. Si se aplica una fuerza específica, esta ecuación también muestra que la cantidad de aceleración depende de la masa que está tratando de mover. Un objeto más grande y pesado se mueve menos que un objeto más pequeño y liviano sometido al empuje del mismo tamaño. Si pateas una pelota de fútbol, se moverá mucho más que si pateas una bola de boliche con la misma fuerza.