Calculadora de fuerza

La fórmula de la fuerza: la segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton dice que la fuerza neta sobre un objeto es igual a su masa por su aceleración: F = ma. Con m en kilogramos y a en metros por segundo al cuadrado, F sale en newtons, N. Un newton es la fuerza que da a 1 kg una aceleración de 1 m/s². Acelerar un coche de 1200 kg a 3 m/s² requiere 1200 · 3 = 3600 N.

El peso también es una fuerza, la atracción de la gravedad sobre una masa, y sigue la misma ley con la aceleración de la caída libre: W = mg (en muchos libros en español, P = mg). En la Tierra g vale 9,81 m/s², así que una persona de 70 kg pesa 70 · 9,81 = 686,7 N. En la Luna g vale 1,62 m/s² y la misma persona pesa 113,4 N. La masa sigue siendo 70 kg en todas partes; solo cambia el peso.

La calculadora tiene una pestaña para cada una. En la primera, da dos de fuerza, masa y aceleración y halla la tercera. En la segunda, da una masa para obtener el peso, o un peso para obtener la masa; g empieza en 9,81 m/s² y puedes cambiarla para la Luna, otro planeta o un problema que use 9,8, o vaciarla para hallar g a partir de un peso y una masa. Los gramos, las libras, los kilonewtons y las libras fuerza se pasan antes a unidades del SI, y se muestra cada paso.

En qué fijarse

• La F de F = ma es la fuerza neta, todo lo que actúa sobre el objeto sumado con sus sentidos. Empuja una caja con 50 N contra 20 N de rozamiento y la fuerza neta es de 30 N.
• 1 N = 1 kg·m/s². Una manzana de 100 g pesa unos 0,98 N, más o menos un newton.
• La masa es la cantidad de materia, en kilogramos, y es la misma en todas partes. El peso es una fuerza, en newtons, y depende de g.
• Si duplicas la fuerza sobre la misma masa, la aceleración se duplica; si duplicas la masa con la misma fuerza, se reduce a la mitad.
• Una fuerza tiene sentido. Un resultado negativo significa que la fuerza apunta en sentido contrario al que elegiste como positivo.

Cómo calcular la fuerza

1. 1

   Pon la masa en kilogramos

   Los gramos se dividen entre 1000 y las libras se multiplican por 0,4536. 500 g son 0,5 kg.

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   Pon la aceleración en m/s²

   Los ft/s² se multiplican por 0,3048. Para un peso, la aceleración es g: 9,81 m/s² en la Tierra.

3. 3

   Multiplica

   F = m · a. 1200 kg · 3 m/s² = 3600 N, que son 3,6 kN.

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   Despeja los otros valores

   m = F/a y a = F/m. Deja en blanco la casilla que buscas y la calculadora escribe la fórmula despejada antes de sustituir los números.

El peso de una persona de 70 kg en el sistema solar

W = mg con la gravedad en la superficie de cada astro, redondeado. La masa es de 70 kg en todas las filas; solo cambia g.

Ejemplos resueltos

m = 1200 kg, a = 3 m/s²

F = 20 N, a = 4 m/s²

m = 70 kg, g = 9,81 m/s²

m = 70 kg, g = 1,62 m/s²

Errores frecuentes

• Llamar peso a una masa. 70 kg es una masa; su peso en la Tierra es de 686,7 N. Una báscula de baño muestra kilogramos porque divide entre g por ti.
• Usar gramos. 500 g son 0,5 kg; si pones 500, la fuerza sale mil veces mayor.
• Usar una sola fuerza cuando actúan varias. F = ma usa la fuerza neta, así que suma antes todas las fuerzas con sus sentidos.
• Confundir libras con libras fuerza. lb es una masa (0,4536 kg) y lbf es una fuerza (4,448 N). Una masa de 1 lb pesa más o menos 1 lbf en la Tierra.
• Usar una g distinta de la de tu curso. Algunos problemas la redondean a 9,8 o a 10 m/s²; cambia la casilla de g para que coincida, o los resultados saldrán un poco distintos.
• Olvidar el sentido. Una fuerza de frenado sobre un coche que avanza es negativa si hacia delante es positivo, y entonces F = ma da la aceleración negativa de la frenada.

Preguntas frecuentes sobre la fuerza