La segunda ley de movimiento de Sir Isaac Newton establece que la fuerza ejercida por un objeto en movimiento es igual a su masa multiplicada por su aceleración en la dirección desde la cual se empuja, indicada como la fórmula F \u003d ma. Debido a que la fuerza es proporcional a la masa y la aceleración, duplicar la masa o la aceleración mientras deja la otra constante duplicará la fuerza del impacto; La fuerza del impacto aumenta cuando un objeto de peso constante está sujeto a una mayor aceleración. Puede explorar varios experimentos diferentes que demuestran este principio.
Experimento de cráter
Recoja una piedra y un trozo de papel enrollado. Debido a que la aceleración de la gravedad es constante, todos los objetos caen a la misma velocidad, independientemente de su masa. Pruebe esta ley dejando caer ambos elementos simultáneamente y viéndolos caer a la misma velocidad. Ahora coloque un tazón lleno de azúcar en polvo o harina debajo de la roca, y colóquelo desde una altura fija en el polvo. Coloque el recipiente a un lado, teniendo cuidado de no alterar el polvo que contiene. Deje caer la bola de papel de la misma altura en un tazón con la misma cantidad del mismo polvo. Compare los cráteres en el polvo creado por cada impacto. Debido a que la aceleración fue constante, la diferencia de tamaño entre el cráter hecho por la roca y el hecho por el papel ilustra que un aumento en la masa aumenta directamente la fuerza del impacto en la harina.
Experimento de Softbol
Atornille un ojal en una pelota de softball y otro en el dintel del marco de una puerta. Cuelgue el softball del marco de la puerta con una cuerda atada a través de los ojales para que cuelgue unos centímetros sobre el piso. Marque el lugar directamente debajo de la posición de descanso del softbol. Mueva el softball colgante y coloque otro softball en el lugar marcado. Tire de la pelota de softball que cuelga hacia atrás para que esté a tres pies del suelo y suéltela para que se balancee y golpee la pelota de softball en el piso. Mida la distancia que recorre el softbol en el piso. Repita el experimento, sustituyendo una pelota de plástico Wiffle por el softball en el piso, y mida qué tan lejos rueda después del impacto. Este experimento ilustra que cuando la fuerza se mantiene constante, la aceleración es mayor en objetos con menos masa.
Experimento Hot Wheels
Construya una rampa simple de 18 pulgadas de alto y aproximadamente 24 pulgadas de largo usando un pedazo de madera contrachapada delgada y ladrillos Coloque un carro de juguete en la parte superior de la rampa. Suéltelo y mida qué tan lejos rueda. Pega dos arandelas de metal al auto, suéltalo de la rampa y mide cuán lejos rueda. Repita el experimento con cinco arandelas pegadas a la parte superior del automóvil. Este experimento muestra que a medida que la masa aumenta con la aceleración constante de la gravedad, aumenta la fuerza que empuja el automóvil a lo largo del piso, lo que hace que los automóviles más pesados viajen más lejos.
Wagon and String
Obtenga el vagón de un niño, un hilo de algodón ligero o hilo, y dos o tres pequeños voluntarios. Ate la cuerda alrededor del mango del carro y deje 2 o 3 pies de cuerda colgando del mango para tirar. En un terreno plano y nivelado, como una acera, y desde un comienzo de pie, tire de la cuerda hasta alcanzar una velocidad cómoda para caminar. Tenga en cuenta el esfuerzo que se necesita para tirar de la carreta. Luego, haga que uno de sus voluntarios se siente en la carreta y una vez más jale la cuerda hasta que alcance la velocidad de caminar. Tenga en cuenta el esfuerzo necesario para tirar de la carreta. La cuerda puede tomar solo una pequeña cantidad de fuerza antes de romperse; Cuantos más pasajeros haya en su vagón, más fuerza necesitará para tirar de él, hasta que pase el punto de ruptura de la cuerda. Con este experimento, su aceleración es casi la misma cada vez, aunque necesita tirar con más fuerza debido a la masa adicional de cada nuevo pasajero. ¿Cuántos pasajeros puedes tirar antes de que se rompa la cuerda?
