La segunda ley de Newton establece que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a su masa. Matemáticamente, esta ley se expresa como F=ma, donde F es la fuerza, m es la masa del cuerpo y a es la aceleración. La ley explica cómo la fuerza produce cambios en la velocidad de un objeto.

1. SUBTEMA 3.6.2. SEGUNDA
LEY DE NEWTON APLICADA
AL MOVIMIENTO.
La segunda ley de Newton es conocida
también como la ley de
proporcionalidad entre masas y
aceleraciones de los objetos.

2.  Establece que si una fuerza actúa sobre un cuerpo de
masa (m) ese cuerpo sufrirá una aceleración en la
fuerza aplicada cuya magnitud es proporcional ala
magnitud de la fuerza e inversamente proporcional ala
masa.

 F = m x a. m = F a = F
 a m
 F = Fuerza en Newtons (N) o dinas.
 m = Masa del cuerpo en kg o gr.
 a = aceleración del objeto en m/seg2, cm/seg2, ft/seg2 ,
pulg/seg2.

3.  Esta Ley se refiere a los cambios en la
velocidad que sufre un cuerpo cuando
recibe una fuerza. Un cambio en la velocidad
de un cuerpo efectuado en la unidad de
tiempo, recibe el nombre de aceleración. Así,
el efecto de una fuerza desequilibrada sobre
un cuerpo produce una aceleración. Cuanto
mayor sea la magnitud de la fuerza aplicada,
mayor será la aceleración.

4.  Debemos recordar que aceleración también
significa cambios en la dirección del objeto en
movimiento, independientemente que la
magnitud de la velocidad cambie o
permanezca constante; tal es el caso cuando
se hace girar un cuerpo atado al extremo de
una cuerda, pues ésta aplica una fuerza al
objeto y evita que salga disparado en línea
recta acelerándolo hacia el centro de la
circunferencia.


5.  Podemos observar claramente cómo varía la
aceleración de un cuerpo al aplicarle una fuerza,
realizando la siguiente actividad:
 Si a un coche de juguete le damos dos golpes
diferentes, primero uno leve y después otro más
fuerte, el resultado será una mayor aceleración del
mismo a medida que aumenta la fuerza que recibe: a
α F.
 Por lo tanto, podemos decir que la aceleración de
un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza
aplicada, y el cociente fuerza entre aceleración
producida es igual a una constante:
 F1/a1=F2/a2=Fn/an= k constante.

6.  El valor de la constante k representa la
propiedad del cuerpo que recibe el nombre de
masa, por lo cual podemos escribir:
 F = m x a o bien: m= F/a
 La relación F/a es un valor constante para
cada cuerpo en particular y recibe el nombre
de masa inercial, porque es una medida
cuantitativa de la inercia.


7.  La masa de un cuerpo m, como ya
señalamos representa una medida de la
inercia de dicho cuerpo y su unidad
fundamental en el Sistema Internacional es el
kilogramo (kg), mismo que resulta de sustituir
las unidades correspondientes de fuerza y
aceleración. Veamos:
 m = F/a = N/m/seg2. = kg m/seg2 = kg
 m/seg2.

8.  En el sistema c.g.s. la unidad de masa es el gramo:
 1 kg = 1000 gr
 En ingeniería aún se utilizan mucho los sistemas
Técnicos o gravitacionales.
 En el sistema Inglés la unidad de masa es el slug,
compuesta o derivada de las siguientes unidades.
 m= F = lbf_____ = slug
 a pies/seg2.
 El slug se define como la masa a la que una
fuerza de l lbf le imprimirá una aceleración de 1
pie/seg2.


9.  La segunda Ley de Newton también relaciona
la aceleración con la masa de un cuerpo, pues
señala claramente que una fuerza constante
acelera más a un objeto ligero que a uno
pesado. Compruebe lo anterior al empujar un
carro de los que se usan en los
supermercados y observará que al moverlo
cuando está vacío exigirá menor esfuerzo que
cuando está lleno.


10.  Comprenderemos la relación entre la aceleración y la masa del
cuerpo, al realizar la siguiente actividad:
 A un carrito de 40 gramos le aplicamos una fuerza y observamos
cuál fue su aceleración. Ahora le aplicamos la misma fuerza pero
antes le agregamos una masa equivalente de 40 gramos, de tal
manera que su masa se duplique: el valor de su aceleración será
a/2.
 Al triplicar la masa del carrito, agregándole otros 40 gramos y al
aplicarle la misma fuerza, la aceleración será a/3, si
cuadruplicamos la masa será a/4. De lo anterior concluimos que
cuando la fuerza aplicada es constante, la aceleración de un
cuerpo es inversamente proporcional a su masa ; en forma
matemática puede escribirse como:
 a α 1
 m

11.  Al observar y cuantificar los efectos de la
fuerza y la masa sobre la aceleración de los
cuerpos se llega al enunciado de la Segunda
Ley de Newton; “Toda fuerza resultante
diferente de cero al ser aplicada a un
cuerpo, le produce una aceleración en la
misma dirección en que actúa. El valor de
dicha aceleración es directamente
proporcional a la magnitud de la fuerza
aplicada e inversamente proporcional a la
masa del cuerpo”.

12.  Matemáticamente se expresa de la siguiente manera:
 a= F
 m
 donde a= valor de la aceleración en m/seg2, cm/seg2, pies/seg2.
 F= valor de la fuerza aplicada en Newtons (N), dinas o libras
fuerza (lbf).
 m = masa del cuerpo en kilogramos (kg), gramos (gr) o slugs.
 De esta ecuación podemos despejar a la fuerza, lo cual nos
permitirá comprender con mayor facilidad el significado del
newton como unidad de fuerza en el Sistema Internacional:
 F = ma
 Sustituyendo las unidades de masa y aceleración tenemos:
 F= kg m/seg2= newton (N).

13.  Por definición, se aplica una fuerza de un Newton cuando a un
cuerpo cuya masa es de un kilogramo se le imprime una
aceleración de un metro por segundo cuadrado. La equivalencia
entre newtons y dinas es la siguiente:
 1 N = 1 x105 dinas.
 Como el peso de un cuerpo representa la fuerza con que la tierra
atrae a la masa de dicho cuerpo, entonces:
 P = mg. por lo tanto m= p/g.
 De donde la Segunda Ley de Newton puede escribirse también
como:
 F = P/g a
 Donde F= Valor de la fuerza aplicada al cuerpo en newtons (N).
 P = Valor del peso del cuerpo en Newtons (N).
 g = valor de la aceleración de la gravedad = 9.8 m/seg2.
 a = valor de la aceleración de la gravedad en m/seg2.

14. Problemas de la Segunda Ley de
Newton.
 1.- Calcular la aceleración que produce una
fuerza de 50 Newtons a un cuerpo cuya masa
es de 5000 gramos. Expresar el resultado en
m/seg2.
 Datos Fórmula Sustitución
 a = a = F/m a = 50 kg m/seg2. = 10
5 kg m/seg2.
 F= 50 N
 m = 5000 gramos
 = 5 kg

15.  2.- Calcular la masa de un cuerpo si al recibir
una fuerza de 100 Newtons le produce una
aceleración de 200 cm/seg2. Exprese el
resultado en kg.
 Datos Fórmula Sustitución.
 m= m = F/a m = 100 kg m/seg2.
 F = 100 kg m/seg2. 2 kg
=200 cm/seg2.=
m = 50 kg
 2 m/seg2.

16.  3.- Determinar la fuerza que recibe un
cuerpo de 30 kg, la cual le produce una
aceleración de 3 m/seg2.
 Datos Fórmula Sustitución
 F = F = ma F = 30 kg x 3 m/seg2.
 m = 30 kg F = 90 kg m/seg2.
 a = 3 m/seg2. F
F = 90 Newtons.

17.  4.- Determinar el peso de un cuerpo
cuya masa es de 60 kg.
 Datos Fórmula Sustitución.
 P = P = mg P = 60 kg x 9.8 m/seg2.
 m = 60 kg P = 588 kg m/seg2.
 g = 9.8 m/seg2.
P = 588 Newtons.

18.  5.- Calcular la masa de un cuerpo cuyo
peso es de 980 Newtons.
 Datos Fórmula
 m = m = P/g
 Sustitución
 m = 980 kg m/seg2.
 9.8 m/seg2.
m = 10 kg