Segunda Ley de Newton o Ley de fuerza
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporción es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:
F = m a
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido.
Fuerza
El concepto de fuerza o resultante de fuerzas se encuentra ligado a la masa y la aceleración, sin embargo se entiende mejor si se asocia el concepto de fuerza con la energía. En este sentido, el concepto de fuerza se refiere a la energía aplicada en un punto del espacio en los denominados campos de fuerza.
De acuerdo a la segunda ley de Newton, la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza F actuando sobre ella e inversamente proporcional a su masa m. Expresando F en newtons obtenemos a--para cualquier aceleración, no solamente para la caída libre--de la siguiente forma: a = F/m
Cuando la masa está en kilogramos y la aceleración en metros por segundo al cuadrado, la unidad de fuerza se llama Newton.
Fuerzas de Fricción
La fricción es una fuerza que aparece en la zona de contacto entre dos cuerpos, cuando por lo menos uno de ellos quiere ponerse en movimiento.
La fuerza de fricción siempre se opondrá al movimiento del cuerpo, por lo tanto, la dirección de la fuerza de fricción será contrario a la dirección de la fuerza aplicada.
Siempre que un objeto se mueve sobre una superficie o en un medio viscoso, hay una resistencia al movimiento debido a la interacción del objeto con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de fricción.
Para ilustrar las fuerzas de friccion, suponga que intenta mover un pesado mueble sobre el piso. Usted empuja cada vez con más fuerza hasta que el mueble parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.
Llamemos f a la fuerza de friccion, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).
Dicha fuerza, siempre (fricción), es contraria al movimiento o al posible movimiento.
Hay dos tipos:
1 - La fuerza de fricción estática, que es la que actúa hasta instantes antes de moverse un cuerpo con respecto al otro.
2 - La fuerza de fricción cinética o cinemática, que es la que actúa cuando ya hay un movimiento entre los cuerpos.
Trabajo de la fuerza neta
Comenzaremos analizando la situación, de un cuerpo que está inicialmente en reposo al cual le aplicamos una fuerza F constante, haciendo que experimente un desplazamiento d.
Al aplicarle al cuerpo la fuerza F, este incrementa la rapidez, pasando en este caso del reposo, a tener la velocidad v.
Podemos entonces cuantificar al trabajo, que representaremos con la letra “T” de la siguiente manera: T= F d
Como la fuerza que está actuando es la fuerza neta, sustituyéndola de acuerdo a su definición obtenemos la expresión: T= m a d siendo “m” la masa del cuerpo.
Unidad de medida del trabajo
Los países que están suscriptos al Sistema Internacional de Medidas, que habitualmente abreviamos S.I., miden la fuerza en Newton y los desplazamientos en metro, por lo que la unidad de trabajo es Newton multiplicado por metro. A esta unidad se le puso nombre propio Joule, en honor al físico inglés William Prescot JOULE.
Potencia
Está vinculado a la rapidez con que puede realizarse un trabajo, como la rapidez de transferencia de energía en el tiempo. Cuanto más rápido se realice un trabajo, más potencia se desarrolla.
Potencia = W/t = trabajo/tiempo = energía transformada/tiempo.
En el Sistema Internacional la potencia se expresa en Joules por segundo, unidad a la que se le da el nombre Watt (W), Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento, pero también puede tener energía potencial, que es la energía asociada con la posición del objeto.
Energía Potencial, ejemplo: un pesado ladrillo sostenido en alto tiene energía potencial debido a su posición en relación al suelo. Tiene la capacidad de efectuar trabajo porque si se suelta caerá al piso debido a la fuerza de gravedad, pudiendo efectuar trabajo sobre otro objeto que se interponga en su caída.
Hay varios tipos de energía potencial: gravitacional, elástica, eléctrica, etc.
