Segunda ley de Newton

La idea

Empujar un carrito de supermercado vacío es fácil; empujarlo lleno cuesta mucho más para lograr el mismo arranque. La segunda ley pone números a esa experiencia: la aceleración es proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa,

Lo que importa es la fuerza neta, la suma vectorial de todas las fuerzas. Un auto que va a velocidad constante por la ruta no tiene fuerza neta: el motor compensa exactamente el rozamiento y la resistencia del aire.

Qué cambió Newton

Aristóteles creía que hacía falta una fuerza para mantener un movimiento. Galileo y luego Newton entendieron que la fuerza no produce velocidad, sino cambio de velocidad. Sin fuerza neta, un cuerpo sigue en línea recta a velocidad constante (primera ley, la inercia). Con fuerza, acelera. Es una ecuación diferencial: conociendo las fuerzas y el estado inicial, se puede predecir el movimiento futuro. Esa idea, la del universo como un mecanismo calculable, fue una revolución.

La forma general es $\vec{F}=\frac{d\vec{p}}{dt}$: la fuerza es la rapidez con que cambia la cantidad de movimiento. Sirve también para cuerpos que pierden masa, como un cohete que expulsa combustible.

Unidades

Un newton es la fuerza que acelera 1 kg a 1 m/s². El peso es la fuerza de gravedad: $P=mg$, con $g\approx 9,8$ m/s² en la superficie terrestre. Una persona de 70 kg pesa unos 686 N. Masa y peso no son lo mismo: en la Luna la masa sería igual, pero el peso, unas seis veces menor.

Dónde se usa hoy

• Ingeniería automotriz: frenadas, airbags y zonas de deformación están diseñados para reducir la aceleración (y por lo tanto la fuerza) sobre los pasajeros.
• Exploración espacial: el cálculo de trayectorias de sondas y del alunizaje del Apolo 11 se basó en mecánica newtoniana.
• Deportes: la fuerza de un golpe depende de cuánto cambia la velocidad de la pelota en el breve tiempo de contacto.
• Límites: a velocidades cercanas a la de la luz hay que usar la relatividad, y a escala atómica, la mecánica cuántica.