2.1 Ley fundamental
Las fuerzas producen aceleración en los objetos. Si el movimiento es rectilíneo, el efecto es un cambio del módulo de la velocidad: el objeto se mueve más deprisa (acelera) o más despacio (decelera).
Actividad de Lectura
La ley fundamental de la dinámica
Vas a utilizar el simulador siguiente para determinar la relación entre la fuerza aplicada sobre un objeto, su masa y la aceleración producida.
Completa la tabla siguiente, cambiando los valores de su masa (de 100 en 100 g, desde 300 hasta 900 g) y de la fuerza neta con la que tiras de él (de 0,1 en 0,1 N, hasta 4,9 N). Anota los valores de la fuerza, la masa y la aceleración producida en cada caso.
¿Qué conclusión puedes obtener de esos resultados?
a) ¿Cómo cambia la aceleración si aplicas cada vez más fuerza a una masa constante?
b) ¿Cómo cambia la aceleración si aplicas la misma fuerza a una masa cada vez mayor?
c) ¿Qué relación matemática hay entre la fuerza que actúa, la masa del objeto y la aceleración producida?
| fuerza / N | masa / kg | aceleración / ms-2 |
La aceleración producida es directamente proporcional a la fuerza total aplicada, e inversamente proporcional a la masa del objeto. Se suele expresar como:
Es importante que te des cuenta de que F se trata de la fuerza total aplicada, de la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto.
Como este curso solamente trabajas con fuerzas que actúan en la misma dirección, no es necesario utilizar el carácter vectorial de las fuerzas, sino solamente su sentido para saber el signo de la aceleración, positiva o negativa, por lo que la expresión se reduce a ΣF=ma.
Actividad
Segunda ley de la dinámica
La aceleración producida en un objeto es directamente proporcional a la fuerza total aplicada, e inversamente proporcional a la masa del objeto.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Lanzando un carrito
Cuando das un empujón instantáneo a un carrito de laboratorio de 100 g, alcanza una velocidad de 2 m/s en 0,5 segundos. Calcula la fuerza que ha producido ese efecto, suponiendo que no hay otras fuerzas que se opongan al movimiento.
Ejemplo o ejercicio resuelto
Fuerzas y aceleraciones
Un paquete que se encuentra sobre una mesa adquiere una aceleración de 2 m/s2 cuando le aplicamos una fuerza de 4 N. ¿Qué aceleración adquirirá si le aplicamos una fuerza de 20 N?
Un fardo formado por 10 bloques iguales adquiere la aceleración de 1 m/s2, al aplicarle una fuerza. ¿Qué aceleración adquirirá si solo contiene 3 bloques y sobre él actúa la misma fuerza?
Un coche de 1500 kg arranca y alcanza los 72 km/h en 10 segundos. ¿Qué fuerza neta actúa sobre el coche?