Resum de les Lleis de Newton i Forces: Mecànica Clàssica

Clasificado en Física

Escrito el en catalán con un tamaño de 3,54 KB

Conceptes Fonamentals de la Mecànica Clàssica

Les Tres Lleis de Newton

Les lleis de Newton són la base de la dinàmica clàssica:

  • 1. Principi d'Inèrcia: Si la Força neta és zero ($\Sigma F = 0$), la velocitat no canvia (el cos roman en repòs o en moviment rectilini uniforme).
  • 2. Segona Llei de Newton: Si la Força neta no és zero ($\Sigma F \neq 0$), la velocitat canvia (hi ha acceleració). La relació és: $F = m \cdot a$.
  • 3. Principi d'Acció i Reacció: Tota acció genera una reacció igual i oposada.

Massa i Pes

Cal diferenciar clarament entre massa i pes:

  • Massa ($m$): És la quantitat de matèria que té un cos. Es mesura en quilograms (kg).
  • Pes ($P$): És la força amb què un cos és atret per la gravetat. $P \neq m$. La seva fórmula és: $P = m \cdot g$, on $g \approx 9,8 \text{ m/s}^2$ (acceleració de la gravetat).

Forces de Contacte i Fricció

Força Normal ($N$)

En una superfície horitzontal, la força normal és igual al pes: $N = m \cdot g$. (Aquesta relació no es compleix en rampes).

Fregament per Lliscament ($F_r$)

La força de fregament està donada per: $F_r = \mu \cdot N$ (on $\mu$ és el coeficient de fregament).

  • Important: El fregament per lliscament no depèn ni de la velocitat ni de la superfície de contacte (en aquest model simplificat).
  • La força necessària per iniciar el moviment ($F_{\text{arrancada}}$) és generalment major que la força necessària per mantenir-lo en marxa ($F_{\text{marxa}}$).
  • El tipus de fregament depèn de la forma i la superfície del material. El pas de Moviment Rectilini Uniformement Accelerat (MRUA) a Moviment Rectilini Uniforme (MRU) es deu a la fricció.

Fregament en Fluids (Líquids i Gasos)

La força resistiva en fluids (com la resistència aerodinàmica) es pot aproximar per: $F = -b \cdot v^2$, on $-b$ és el coeficient aerodinàmic.

Força Elàstica: Llei de Hooke

Aquesta llei s'aplica a materials elàstics (com els metalls en el seu rang elàstic) i descriu el moviment harmònic:

$F_e = -k \cdot e$

  • $k$: Constant d'elasticitat del material.
  • $e$: Allargament o compressió respecte a la posició d'equilibri.

Explicació del Vol dels Aeroplans

Per què volen els avions? Les ales estan dissenyades amb un perfil aerodinàmic (aerofoil). Aquestes corben la trajectòria de l'aire cap avall, i per la tercera llei de Newton, l'aire impulsa l'avió cap amunt (sustentació).

Fregament d'una Roda

El fregament d'una roda (sovint considerat fregament de rodadura) es calcula com: $F_r = \mu_r \cdot N$, on $\mu_r$ és el coeficient de fregament de rodadura, que és generalment molt més petit que el de lliscament ($\mu_r < \mu_{\text{lliscament}}$).

Ressonància Mecànica

La ressonància mecànica és un fenomen d'amplificació:

Oscil·lació natural + Força externa que oscil·la = Amplificació

És l'augment significatiu de l'amplitud d'un objecte que vibra quan la freqüència de l'oscil·lació externa coincideix amb la freqüència natural de vibració de l'objecte.

Entradas relacionadas: