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Contenido principal

Repaso de la segunda ley de Newton

Repasa los conceptos clave, ecuaciones y habilidades que necesitas para comprender la segunda ley del movimiento de Newton, incluido cómo analizar el movimiento en las direcciones x y y de manera independiente.

Términos clave

Término (símbolo)Significado
\SigmaLa letra mayúscula griega sigma. Significa “suma de” o “sumando todo.”
\Sigma, F, with, vector, on topLa suma de las fuerzas. También escrita como F, with, vector, on top, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript.
AceleraciónLa tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo dada. Un objeto se acelera si su velocidad cambia.
SistemaLa colección de objetos que son de interés en un problema. Los sistemas pueden ser cerrados o abiertos y pueden estar aislados o no.
EquilibrioLas fuerzas en un sistema están balanceadas. Cuando F, with, vector, on top, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript, equals, 0, el sistema no está acelerando y la velocidad es constante. La velocidad es cero cuando un sistema está en equilibrio estático y la velocidad es constante y distinta de cero cuando un sistema está en equilibrio dinámico.

Ecuaciones

EcuaciónSignificado de los símbolosSignificado en palabras
a, with, vector, on top, equals, start fraction, \Sigma, F, with, vector, on top, divided by, m, end fraction, equals, start fraction, F, with, vector, on top, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript, divided by, m, end fractiona, with, vector, on top es la aceleración, \Sigma, F, with, vector, on top es la fuerza externa neta y m es la masa del sistema.La aceleración es la fuerza neta dividida entre la masa del sistema.

La segunda ley del movimiento de Newton

La segunda ley de Newton dice que la aceleración y la fuerza externa neta son directamente proporcionales, y que existe una relación inversamente proporcional entre la aceleración y la masa. Por ejemplo, una fuerza grande que actúa sobre un objeto pequeño le da una aceleración grande, pero una fuerza pequeña sobre un objeto enorme resultará en muy poca aceleración. Además, la fuerza y la aceleración están en la misma dirección.
La ecuación de la segunda ley de Newton es:
a, with, vector, on top, equals, start fraction, \Sigma, F, with, vector, on top, divided by, m, end fraction, equals, start fraction, F, with, vector, on top, start subscript, start text, n, e, t, a, end text, end subscript, divided by, m, end fraction
También podemos reordenar la ecuación para obtener la fuerza neta:
\Sigma, F, with, vector, on top, equals, m, a, with, vector, on top
Donde a, with, vector, on top es la aceleración, \Sigma, F, with, vector, on top es la fuerza externa neta y m es la masa del sistema.

Resolver problemas con la segunda ley de Newton

Para usar la segunda ley de Newton, dibujamos un diagrama de cuerpo libre para identificar todas las fuerzas y sus direcciones. Es útil alinear nuestro sistema de coordenadas para que la dirección de la aceleración sea paralela a uno de nuestros ejes.
Las direcciones x y y son perpendiculares y se analizan en forma independiente. En otras palabras, para la dirección x podemos escribir:
\Sigma, F, with, vector, on top, start subscript, x, end subscript, equals, m, a, with, vector, on top, start subscript, x, end subscript
Y para la dirección y podemos escribir:
\Sigma, F, with, vector, on top, start subscript, y, end subscript, equals, m, a, with, vector, on top, start subscript, y, end subscript
La ecuación de la segunda ley de Newton puede reacomodarse para despejar la masa, la aceleración o la fuerza desconocidas.

¿Qué más debo saber sobre la segunda ley de movimiento de Newton?

  1. Las fuerzas balanceadas pueden hacer que la fuerza neta de un objeto sea cero. Múltiples fuerzas pueden actuar sobre un objeto. Si las fuerzas están balanceadas, la fuerza neta es cero y la aceleración del objeto también es cero.
  2. Hay limitaciones a las leyes de Newton. Las leyes de Newton son excelentes para modelar nuestra experiencia del mundo. Cuando comenzamos a investigar objetos que se acercan a la velocidad de la luz o están en la escala atómica, las leyes de Newton ya no son precisas. Los físicos han tenido que proponer modelos adicionales para estas situaciones.