La Segona Llei de Newton, també coneguda com la Llei de l'acceleració, estableix que l'acceleració d'un objecte depèn de la força neta aplicada sobre ell i de la massa. En termes simples, si apliques més força a un objecte, se n'accelerarà més, i si l'objecte té més massa, s'accelerarà menys per a la mateixa quantitat de força.
Per entendre millor aquesta llei, vegem deu exemples pràctics:
1. Empènyer un carro de supermercat
Quan empenyes un carro de supermercat buit, és fàcil moure'l perquè té poca massa.
Si apliqueu una força a un carro buit, s'accelerarà ràpidament. Si el carretó és ple de compres i pesa més, amb la mateixa força aplicada, l'acceleració serà molt menor.
Això mostra com la massa afecta l'acceleració: com més massa, menys acceleració per a la mateixa força.
2. Llançar una pilota de beisbol
Suposem que llences una pilota de beisbol amb molta força. La pilota té poca massa, per tant s'accelerarà molt més ràpid que un objecte més pesat.
Aquest exemple demostra com una força considerable pot produir una alta acceleració en un petit objecte de massa.
3. Frenar un cotxe
Quan un cotxe frena, s'aplica una força enrere per reduir la seva velocitat. Si un cotxe pesat es frena amb força significativa, la seva desacceleració serà proporcional a la força aplicada i la massa del cotxe.
En aquest cas, l'energia cinètica del vehicle es converteix en energia tèrmica que es dissimpa a l'ambient a causa de la força de fricció dels frens.
4. Arrossegar una caixa a terra
Imagina que arrossegues una caixa per terra aplicant una força. Si la caixa té poca massa, es mourà més de pressa. Si la caixa és més feixuga i apliques la mateixa força, l'acceleració serà menor.
En aquest exemple, la força resultant que s'aplica a la fórmula de la segona llei de Newton és força aplicada per nosaltres menys la força de fregament del sòl que sempre és contrària a la direcció del moviment.
5. Córrer amb una motxilla
Si corres amb una motxilla lleugera a l'esquena i apliques una força cap endavant, l'acceleració serà alta. Si portes una motxilla més feixuga, la mateixa força aplicada resultarà en una acceleració menor.
Si a més a més estàs pujant una muntanya, hauràs de vèncer la força de la gravetat de forma proporcional a la massa de la motxilla.
6. Pujar una muntanya amb bicicleta
En pujar una muntanya amb bicicleta, necessites aplicar prou força per vèncer la gravetat i la resistència del terreny, com passava amb la motxilla de l'exemple anterior.
Si la teva bicicleta i tu tenen poca massa, l'acceleració cap amunt serà més gran. Si portes més càrrega i la massa total és més gran, la mateixa força resultarà en una acceleració menor.
D'altra banda, també hauràs d'exercir una força horitzontal superior a la força de fregament amb el terra i els rodaments per obtenir una acceleració lineal.
7. Enlairar-se en un avió
Durant l'enlairament, un avió necessita generar prou força per superar la gravetat i assolir la velocitat de vol. Si l'avió té una gran massa, necessita una força considerable per accelerar-se.
La relació entre la força aplicada i la massa de l'avió en determina l'acceleració durant l'enlairament. Per aquesta raó, cal considerar la càrrega de l'avió perquè no sigui excessiva en relació amb la potència del motor.
8. Llançar un coet a l'espai
El llançament d'un coet és un exemple excel·lent de la Segona Llei de Newton. Un coet, en ser llançat, requereix una gran quantitat de força per vèncer la gravetat i la resistència de l'aire. Si el coet té una massa significativa, necessitareu una gran força per aconseguir una alta acceleració.
A mesura que el coet crema combustible i perd massa, això significa que l'acceleració augmenta si la força roman constant. A més, a mesura que s'allunya del centre de la Terra, la força gravitacional disminueix amb la distància i contribueix a augmentar l'acceleració del coet.
9. Empènyer una cadira
Si empenyes una cadira lleugera, es mourà fàcilment amb poca força. Si la cadira és més pesada o hi ha algú assegut sobre ella, la mateixa quantitat de força produirà una acceleració menor.
Aquest exemple es pot reproduir fàcilment per mostrar com la massa de l'objecte afecta l'acceleració quan s'aplica una força.
10. Caiguda lliure amb resistència de l'aire
A la caiguda lliure d'un objecte, la força neta inclou la gravetat i la resistència de l'aire.
Si una pilota cau amb força de gravetat i la resistència de l'aire és significativa, l'acceleració de la caiguda serà menor que si no hi hagués resistència de l'aire d'acord amb les lleis que regulen la mecànica de fluids.