Moviment, Forces i Lleis de Newton: Conceptes Bàsics de Física

Moviment i Forces

Conceptes bàsics de cinemàtica

θ (angle): mesurat en radians (rad) o graus. 360° = 2π rad

ν (freqüència): ω/2π

T (període): 2π/ω

s (arc): θ · r, on r és el radi.

s/r: 1 rad

v (velocitat): Δs/Δt

1 rev: 2π rad

ω (velocitat angular): Δθ/Δt

v = ω · r, on ω es mesura en rad/s i v en m/s.

Forces i deformació

F (força): acció o influència capaç de modificar l'estat de moviment (o de repòs) d'un cos o deformar-lo.

1. Canvi d'estat de moviment: la força fa variar el mòdul o la direcció de la velocitat.
2. Deformació: un sòlid rígid és un objecte que no es deforma quan hi apliquem una força.

Si una força aplicada a un cos deformable es desplaça al llarg de la seva línia d'acció, la deformació que produeix canvia.

Forces concurrents: aquelles que tenen línies d'acció que es tallen en algun punt.

FR (força resultant): la força resultant de dues o més forces concurrents és una força única que produeix ella sola el mateix efecte que el conjunt de forces concurrents.

F1 · AO = F2 · OB (llei de la palanca)

Pes: força amb la qual la Terra atreu un cos que es troba a la seva superfície. Direcció i sentit cap al centre de la Terra.

Cos homogeni: la densitat de tot el cos està ben repartida (és uniforme) i la forma és simètrica.

Centre de gravetat (Cdg): punt d'aplicació del seu pes, sempre tenint en compte que el cos és homogeni.

Dinàmica i les Lleis de Newton

Dinàmica: estudia l'efecte de les forces sobre els moviments dels cossos.

1. 1a Llei o Principi d'inèrcia: si sobre un cos no actuen forces exteriors, aquest es mantindrà en repòs o en MRU (moviment rectilini uniforme).
2. 2a Llei o Principi fonamental de la dinàmica: quan les forces que actuen sobre un cos no s'anul·len entre elles (la força resultant és diferent de 0), sabem que el cos no està en equilibri i, per tant, vol dir que hi ha una acceleració.

F1/a1 = F2/a2

FR = m · a

P = m · g

Ascensors: si puja -> FR = T - (Ff + P); si baixa -> FR = P - (Ff + T), on T és la tensió del cable i Ff és la força de fricció.

m · g - (Ff + T) = m · a

1. 3a Llei de Newton o Principi d'acció i reacció: sempre que un cos exerceix una força sobre un altre (acció), aquest, al seu torn, exerceix sobre el primer una altra força d'intensitat igual i sentit contrari (reacció).

Fa = -Freacció

Com aquestes forces s'apliquen a cossos diferents, no s'anul·len entre elles tot i tenir la mateixa intensitat i sentits oposats.

Força Normal: és la força de reacció d'un pla sobre un cos que es troba recolzat. Sempre és perpendicular al pla i de sentit oposat a la força que fa el pes del cos.

Llei de la Gravitació Universal

La intensitat amb la qual s'atreuen dues partícules és directament proporcional al producte de les seves masses i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.

F = G · m1 · m2 / d², on G = 6.674 × 10⁻¹¹ N·m²/kg².