Descubre la física con estos experimentos de la segunda ley de Newton

La física es una ciencia fascinante que nos permite entender el mundo que nos rodea. Una de las ramas más importantes de la física es la mecánica, que se encarga del estudio del movimiento y la interacción entre objetos. En este artículo, te invitamos a descubrir la física mediante experimentos relacionados con la segunda ley de Newton.

La segunda ley de Newton establece que la fuerza que actúa sobre un objeto es igual a su masa multiplicada por la aceleración que experimenta. Esta ley nos permite entender cómo se mueven los objetos y cómo podemos modificar ese movimiento aplicando fuerzas sobre ellos.

A continuación, te presentamos algunos experimentos sencillos que te ayudarán a comprender mejor la segunda ley de Newton y a descubrir la física de una manera divertida y original.

Experimento 1: Carrera de cochecitos

Materiales:
- Dos cochecitos de juguete de igual tamaño y peso
- Una superficie lisa y plana
- Una regla o cinta métrica
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Coloca los dos cochecitos al inicio de la superficie lisa y plana.
2. Empuja uno de los cochecitos con una fuerza constante hacia el final de la superficie, asegurándote de que no haya obstáculos en su camino.
3. Mide el tiempo que tarda en recorrer la superficie lisa.
4. Repite el experimento con el otro cochecito, aplicando la misma fuerza constante.
5. Compara los tiempos de carrera de los dos cochecitos.

Resultado:
El cochecito que tardó menos tiempo en recorrer la superficie lisa es el que experimentó una mayor aceleración. Según la segunda ley de Newton, esto se debe a que la fuerza aplicada sobre él fue mayor que la aplicada sobre el otro cochecito.

Experimento 2: Caída libre

Materiales:
- Una pelota de goma
- Una cinta métrica
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Sujeta la pelota de goma a una altura determinada.
2. Deja caer la pelota y mide el tiempo que tarda en llegar al suelo.
3. Repite el experimento varias veces desde diferentes alturas.
4. Registra los tiempos de caída de la pelota para cada altura.

Resultado:
La pelota de goma experimenta una aceleración constante durante su caída libre, según la segunda ley de Newton. Esto significa que el tiempo que tarda en caer desde una altura determinada aumenta en función de la altura misma.

Experimento 3: Fuerza y masa

Materiales:
- Un objeto pesado (por ejemplo, un libro)
- Una báscula
- Una cuerda resistente
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Ata la cuerda al objeto pesado y sujeta la cuerda a la báscula.
2. Mide la masa del objeto pesado en la báscula.
3. Tira del objeto pesado con una fuerza constante y mide el tiempo que tarda en moverse un metro.
4. Repite el experimento varias veces, aplicando diferentes fuerzas.
5. Registra los tiempos de movimiento del objeto pesado para cada fuerza aplicada.

Resultado:
Según la segunda ley de Newton, la aceleración del objeto pesado es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre él y inversamente proporcional a su masa. Esto significa que cuanto mayor sea la masa del objeto, más difícil será moverlo con la misma fuerza.

Experimento 4: Coches de choque

Materiales:
- Dos cochecitos de choque de igual tamaño y peso
- Una superficie lisa y plana
- Una regla o cinta métrica
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Coloca los dos cochecitos al inicio de la superficie lisa y plana.
2. Haz que los dos cochecitos choquen entre sí a una velocidad determinada.
3. Mide la distancia que recorre cada uno de los cochecitos tras el choque.
4. Repite el experimento varias veces, variando la velocidad de choque.

Resultado:
La distancia recorrida por cada cochecito tras el choque depende de la velocidad de choque y de la masa de cada uno de ellos, según la segunda ley de Newton. Si un cochecito tiene mayor masa que el otro, necesitará una fuerza mayor para ser acelerado a la misma velocidad que el otro cochecito.

Experimento 5: Tiro parabólico

Materiales:
- Una pelota de goma
- Una regla o cinta métrica
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Lanza la pelota de goma desde una altura determinada y en dirección horizontal.
2. Mide la distancia que recorre la pelota en el aire.
3. Repite el experimento varias veces, variando la altura desde la que lanzas la pelota.

Resultado:
La trayectoria de la pelota de goma sigue una parábola, según la segunda ley de Newton. La aceleración de la pelota en el aire es constante y se debe exclusivamente a la fuerza de la gravedad.

Experimento 6: Fricción y aceleración

Materiales:
- Una pelota de goma
- Una mesa con una superficie lisa
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Coloca la pelota de goma sobre la superficie lisa de la mesa.
2. Empuja la pelota con una fuerza constante y mide el tiempo que tarda en detenerse.
3. Repite el experimento varias veces, variando la fuerza aplicada.
4. Repite el experimento sobre una superficie rugosa.

Resultado:
La fricción entre la pelota y la superficie de la mesa reduce la aceleración de la pelota, según la segunda ley de Newton. Cuanto mayor sea la fuerza aplicada sobre la pelota, menor será la reducción de la aceleración causada por la fricción. Además, la fricción es mayor sobre una superficie rugosa que sobre una superficie lisa.

Experimento 7: Péndulo

Materiales:
- Una cuerda resistente
- Una pelota de goma
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Ata la pelota de goma al extremo de la cuerda resistente.
2. Sujeta la cuerda por el otro extremo y haz oscilar la pelota como un péndulo.
3. Mide el tiempo que tarda la pelota en completar una oscilación completa.
4. Varía la longitud de la cuerda y repite el experimento.

Resultado:
El tiempo que tarda la pelota en completar una oscilación depende exclusivamente de la longitud de la cuerda y de la aceleración debida a la gravedad, según la segunda ley de Newton. Cuanto mayor sea la longitud de la cuerda, mayor será el tiempo de oscilación.

Experimento 8: Fuerza centrípeta

Materiales:
- Una pelota de goma
- Una cuerda resistente
- Un cronómetro

Procedimiento:
1. Ata la pelota de goma al extremo de la cuerda resistente.
2. Sujeta la cuerda por el otro extremo y haz girar la pelota alrededor de tu cuerpo.
3. Mide el tiempo que tarda la pelota en dar una vuelta completa.
4. Varía la velocidad de giro y repite el experimento.

Resultado:
La fuerza centrípeta necesaria para mantener la pelota girando alrededor de tu cuerpo depende de la velocidad de giro y de la masa de la pelota, según la segunda ley de Newton. Si aumentas la velocidad de giro, la fuerza centrípeta necesaria para mantener la pelota en su trayectoria aumenta también.

Experimento 9: Cohete de agua

Materiales:
- Una botella de plástico vacía
- Agua
- Un tapón de corcho
- Un tubo de goma
- Una bomba de aire

Procedimiento:
1. Llena la botella de plástico con agua hasta la mitad.
2. Inserta el tapón de corcho en la boca de la botella y haz un agujero en el centro.
3. Inserta el tubo de goma en el agujero del tapón de corcho.
4. Bombea aire en la botella con la bomba de aire.
5. Cuando la presión dentro de la botella sea lo suficientemente alta, el agua saldrá por el tubo de goma, propulsando la botella hacia arriba.

Resultado:
El cohete de agua funciona gracias a la tercera ley de Newton, que establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta. En este experimento, la acción es la fuerza que el agua ejerce sobre el tapón de corcho para salir por el tubo, y la reacción es la fuerza igual y opuesta que el agua ejerce sobre la botella, propulsándola hacia arriba.