Simulador de la segunda ley de Newton (F=ma)

El peso (mg) y la fuerza normal (N) son iguales y opuestos aquí, así que resulta tentador llamarlos un par de la tercera ley de Newton — pero no lo son. Un par de la tercera ley debe actuar sobre dos objetos *distintos*, y ambas fuerzas actúan sobre el mismo bloque. Los pares reales son: la Tierra atrae al bloque hacia abajo / el bloque atrae a la Tierra hacia arriba (gravedad, en ambas direcciones), y el bloque empuja hacia abajo sobre la superficie / la superficie empuja hacia arriba sobre el bloque — ese segundo par es la N que ves aquí. N solo coincide con mg porque el bloque no acelera verticalmente; inclina la superficie o coloca el bloque en un ascensor acelerado y N cambia mientras que mg no. Esta misma confusión es uno de los errores conceptuales mejor documentados en la mecánica introductoria.

La segunda ley de Newton, F=ma, trata en realidad de la fuerza neta — todo lo demás se cancela. Cuando empujas este bloque, parte de tu empuje se la come el rozamiento; solo lo que sobra produce la aceleración. Por eso un empujón de 10 N sobre un bloque de 2 kg da a = 5 m/s² sin rozamiento, pero menos en cuanto el rozamiento se lleva su parte. Duplica la masa y la misma fuerza neta da la mitad de la aceleración.

La ecuación grabada en esta herramienta no es del todo de Newton. En los Principia (1687) enunció la segunda ley con palabras, en términos de cantidad de movimiento: el cambio de la cantidad de movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada. La forma algebraica limpia F = ma llegó después — suele atribuirse a Leonhard Euler hacia 1752. Con masa constante ambas coinciden, pero es la versión en cantidad de movimiento (F = dp/dt) la que sobrevive en relatividad y en cohetes que queman su combustible.