Solucionario Tippens 6ta Edición

La primera ley de Newton explica lo que le ocurre a un objeto cuando la resultan¬te de todas las fuerzas sobre él es cero: permanece en reposo o se mueve en línea recta con velocidad constante. La segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuan¬do sobre él.

Imagine que empuja un bloque de hielo sobre una superficie horizontal sin fric¬ción. Cuando usted ejerce alguna fuerza horizontal F, el bloque se mueve con cierta aceleración a. Si aplica una fuerza dos veces mayor, la aceleración se duplica. Del mismo modo, si la fuerza aplicada aumenta a 3F, la aceleración se triplica, etcétera. A partir de estas observaciones, concluimos que la aceleración de un objeto es directa¬mente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él.

Como establecimos en la sección anterior, la aceleración de un objeto depende también de su masa. Esto puede comprenderse al considerar el siguiente conjunto de experimentos. Si aplicamos una fuerza F a un bloque de hielo sobre una superfi¬cie sin fricción, el bloque experimenta cierta aceleración a. Si se duplica la masa del bloque, la misma fuerza aplicada produce una aceleración a/2. Si se triplica la masa la misma fuerza aplicada produce una aceleración a/3, etcétera. De acuerdo con esta observación, concluimos que la aceleración de un objeto es inversamente proporcional a su masa.

Estas observaciones se resumen en la segunda ley de Newton:

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

De este modo, es posible relacionar la fuerza y la masa con el siguiente enuncia¬do matemático de la segunda ley de Newton:

ΣF=m • a

Obsérvese que la ecuación, es una expresión vectorial, por lo tanto, es equi¬valente a las siguientes dos ecuaciones de componentes:

ΣFx=m • ax ; ΣFy=m • ay

Unidades de fuerza y masa

La unidad de fuerza del SI es el newton, que se define como la fuerza que al actuar sobre una masa de 1 kg produce una aceleración de 1 m/s2. A partir de esta defini¬ción y con la segunda ley de Newton, vemos que el newton puede expresarse en términos de las siguientes unidades fundamentales de masa, longitud y tiempo.

1 N = 1 kg m/s2

En el sistema inglés, la unidad de fuerza es la libra, definida como la fuerza que, al actuar sobre una masa de 1 slug, produce una aceleración del pie/s2:

1 Lb = 1 slug pie/s2

...