Física Fonamental: Pes, Gravetat i Moviment Rectilini Uniforme

El Pes i la Gravetat: Un Astronauta a la Terra i la Lluna

El pes d'un objecte és una mesura de la força amb què la gravetat l'atrau. Aquesta força depèn de la massa de l'objecte i de la intensitat del camp gravitatori on es troba. Per tant, el pes d'un cos no és constant a tot l'Univers, sinó que varia segons el planeta o cos celeste on es trobi.

El Pes d'un Astronauta: Terra vs. Lluna

Pregunta: Creieu que el pes d'un astronauta és el mateix a la Terra que a la Lluna?

Resposta: No, el pes de l'astronauta no és el mateix a la Terra que a la Lluna. El pes es calcula amb la fórmula P = m · g, on P és el pes, m és la massa i g és l'acceleració de la gravetat. La massa de l'astronauta és la quantitat de matèria que té el seu cos, i és independent del lloc de l'Univers on es trobi. La gravetat, en canvi, varia segons el planeta. El fet que la gravetat variï segons el planeta fa que el pes del cos també depengui del planeta on es trobi. Per tant, el pes a la Terra serà diferent del pes a la Lluna.

Càlcul del Pes d'un Astronauta (70 kg)

Problema: Sabent que la gravetat a la Terra és de 9,8 m/s² i a la Lluna de 1,6 m/s², calculeu el pes d'un astronauta de massa 70 kg a la Terra i a la Lluna. Compareu els dos pesos.

Solució

Dades:

• Massa de l'astronauta (m) = 70 kg
• Gravetat a la Terra (g_Terra) = 9,8 m/s²
• Gravetat a la Lluna (g_Lluna) = 1,6 m/s²

Apliquem la fórmula del pes: P = m · g

• Pes a la Terra (P_Terra):
  P_Terra = 70 kg · 9,8 m/s² = 686 N
• Pes a la Lluna (P_Lluna):
  P_Lluna = 70 kg · 1,6 m/s² = 112 N

Comparació:

Comparant els dos resultats, veiem que un mateix cos a la Terra té un pes aproximadament sis vegades superior al que tindria si es trobés a la Lluna (686 N / 112 N ≈ 6.125).

Forces Fonamentals: Nuclear Forta i Nuclear Feble

A més de la gravetat, hi ha altres forces fonamentals que regeixen l'Univers:

• Força nuclear forta: És la força que manté unides les partícules constituents del nucli dels àtoms (protons i neutrons) en un espai molt reduït.
• Força nuclear feble: Intervé en alguns processos de desintegració radioactiva (processos d'emissió de radiacions que experimenten els materials radioactius).

Moviment Rectilini Uniforme (MRU): Exercici Pràctic

Problema: Un mòbil es mou amb Moviment Rectilini Uniforme (MRU) i velocitat de 90 km/h durant 45 minuts.

Preguntes i Solucions

1) El mòbil segueix un moviment uniforme o accelerat?

El mòbil segueix un moviment uniforme, perquè l'enunciat (a part que ja ens diu que es mou amb MRU) ens indica que va a una velocitat constant de 90 km/h, i en cap moment ens diu que acceleri.

2) El mòbil segueix una trajectòria rectilínia o curvilínia?

Segueix una trajectòria rectilínia, perquè en tot moment la velocitat és constant i no hi ha canvis de direcció. A més, l'enunciat ens diu que es mou amb MRU, i aquest moviment sempre és recte.

3) Expressa la velocitat del mòbil en unitats del S.I.

Per convertir 90 km/h a m/s:

• 90 km = 90.000 metres
• 1 h = 3.600 segons

Velocitat = 90.000 m / 3.600 s = 25 m/s

4) Expressa el temps de moviment del mòbil en unitats del S.I.

El temps de moviment és de 45 minuts. Per convertir-lo a segons:

• 1 minut = 60 segons
• 45 minuts = 45 · 60 segons = 2.700 segons

Temps total (T) = 2.700 segons.

5) Calcula el desplaçament recorregut pel mòbil en els 45 minuts de moviment.

Per calcular el desplaçament (Δx) en un MRU, podem utilitzar la fórmula: Δx = v · t, o bé la diferència de posicions: Δx = x_final - x_inicial.

Utilitzant la velocitat en unitats del S.I. (25 m/s) i el temps en unitats del S.I. (2.700 s):

• Velocitat (v) = 25 m/s
• Temps (t) = 2.700 s

Desplaçament = 25 m/s · 2.700 s = 67.500 metres

Alternativament, si considerem la velocitat en km/h i el temps en hores:

• Velocitat = 90 km/h
• Temps = 45 minuts = 45/60 hores = 0,75 hores

Desplaçament = 90 km/h · 0,75 h = 67,5 km = 67.500 metres

El desplaçament recorregut pel mòbil en els 45 minuts és de 67.500 metres.