3.1 CONCEPTE DE FORÇA

3.1 CONCEPTE DE FORÇA
Una força és tota cosa capaç de produir moviments o deformacions als cossos.
La unitat de SI és el Newton però es mesura en kp que són 9'81 N.
La força és una magnitud vectorial i per tant ve representat per un vector. En el cas que ens donessin els
components d'una força podem calcular el seu mòdul aplicant el teorema de Pitàgores.
3.2 TIPUS DE FORCES EN FUNCIÓ DE LA SEVA NATURALESA
• Forces elèctriques: són degudes a l'atracció o rebuig de les càrregues elèctriques entre elles.
• Forces magnètiques: són les que creen els camps magnètiques. Aquestes forces magnètiques actuen sobre
càrregues elèctriques.
• Forces gravitatòries: són degudes a l'atracció natural que les masses tenen entre elles, l'expressió d'aquestes
forces ve donada per la llei de gravitació universal (llei de Newton).
Qualsevol planeta o satèl·lit atreu els cossos cap al seu centre amb una força anomenada pes.
El pes d'un cos és el producte de la massa per la gravetat. La gravetat depèn del planeta o satèl·lit on estan
situats.
Terra: 9'81 // lluna: 1'63 m/ s2
Aquestes gravetats són valors de la superfície i depenen de l'altura on està situat el cos (distància al centre de
la Terra).
El valor de la gravetat a nivell de mar és més gran que a dalt de l'Everest. El valor de la gravetat als pols és
una mica diferent que a l'equador en augmentar l'altura sobre la superfície d'un planeta o satèl·lit la seva
gravetat disminueix.
El pes dels cossos varia segons l'altura però la massa no canvia.
EX: esbrineu quan pesa una persona de 80 kg de massa situada a la superfície de la terra i situada a la
superfície de la lluna. On serà més gran la seva massa?
P= 80·9'81= 784'8 N
P= 80·1'63= 130'4 N
• Forces nuclears: són forces que actuen dins de l'àtom (part més petita que forma la matèria, estructura amb
nucli i escorça) i gràcies a elles es mantenen units els protons i neutrons dins del nucli.
Llei de Hooke
Aquesta llei relaciona la força aplicada sobre una molla i l'allargament produït en ella. La llei de Hooke es pot
enunciar d'aquesta manera, la deformació que té sobre un cos elàstic en aplicar una força es proporcional a la
força aplicada.
Les forces es mesuren amb un aparell anomenat dinamòmetre. Les masses es mesuren amb balança.
1
Lleis de Newton
Primera llei o d'inèrcia.
Si sobre un cos no actua cap força o el resultat de les forces que actuen sobre ell és nul·la, el cos està en repòs
o es mou a velocitat constant. El moviment és rectilini.
La llei fonamental de la dinàmica: la força resultant que actua sobre un cos és igual al producte de la massa
del cos per l'acceleració produïda sobre ell.
Tercera llei d'acció i reacció
Quan un cos A fa una força sobre un cos B (força d'acció), el cos B fa una força igual i de sentit contrari sobre
el cos A (força reacció).
Les forces d'acció i reacció s'apliquen sempre sobre cossos diferents. Si no fos així els cossos no es mourien.
Aplicacions pràctiques de les lleis de Newton.
Per resoldre la major part dels problemes de dinàmica cal aplicar alguna llei de Newton. De vegades, cal
aplicar les lleis de Newton per resoldre problemes de moviment circular.
Forces normals
Les forces normals existeixen sempre que un cos està recobert sobre una superfície sobre el cos.
La força normal sempre és perpendicular a la superfície.
EX: un llibre està situat sobre una taula, sobre el llibre actuen dos forces, el seu pes, actua en vertical i cap
baix i la força normal (vertical i cap a dalt).
Les forces de fregament
Són degudes a la fricció que existeix sobre els cossos un sobre l'altre. Aquestes forces apareixen a
conseqüència de la rugositat dels cossos. Quan llisquen un sobre l'altre. Les forces de fregament sempre són
oposades al moviment dels cossos, són de sentit contrari:
• Les forces de fregament: només depenen de dues coses: el coeficient de fregament i la força normal
de la superfície de desplaçament o lliscament.
• El coeficient de fregament depèn de la naturalesa de cossos que estan en contacte.
• El coeficient de fregament generalment agafa valors entre 0 i 1 quan un cotxe llisca els pneumàtics i
la carretera estan en bon estat .
Hi ha dos tipus de coeficient de fregament estàtic que és el que actua mentre el cos no es mou.
EX: un llibre situat sobre una taula. El seu pes, vertical cap a baix i la força normal vertical cap a amunt.
Força centrípeta
Existeix una acceleració anomenada centrípeta que va dirigida al centre de la terra en el sentit del cos al
centre.
2
ac: acceleració centrípeta
ac: V2 /R
Aquesta acceleració centrípeta existeix encara que la velocitat sigui constant.
Com a conseqüència d'aquesta acceleració existeix la força centrípeta, que té la mateixa direcció i sentit que
l'acceleració normal.
El seu valor és:
Forces gravitatòries
Experimentalment es pot comprovar que les masses separades en una certa distància s'atreuen entre elles i
aquest fet té lloc en tot l'univers (la lluna atreu la terra i viceversa. El sol atreu els planetes i viceversa).
Aquestes forces gravitatòries estan regides per la llei de la gravitació universal (Newton). Dues masses (m1
,m2 ), separades per una distància d s'atreuen amb una força que és directament proporcional al seu producte i
inversament proporcional al quadrat de la distància que els separa.
Les forces són iguals i de sentit contrari i estan aplicades a cada massa.
Característiques de les forces gravitatòries
• Són forces d'atracció ( dues masses s'atreuen)
• Les forces gravitatòries estan aplicades a cada cos, cada massa està sotmesa a tantes forces com
partícules hi ha al seu voltant i a la vegada cadascuna de les altres partícules està sotmesa a la força
que li fa la massa corresponent.
• Les forces gravitatòries són molt febles degut a que la gravetat és molt petita.
• La llei de gravitació universal s'aplica suposant que les masses són puntuals i tota massa del cos està
concentrada en aquest punt, la distància entre els cossos és la distància entre els centres de gravetat
dels cossos. El centre de gravetat és el punt on es suposa concentrada tota la massa del equador.
Camp gravitatòri
Qualsevol astre crea al seu voltant un camp de gravitació, atreu totes les masses que són al seu voltant.
Definim la intensitat del camp gravitatori o gravetat com la força que actua per unitat de massa en cada punt
de l'espai. El seu valor ve donat per aquesta fòrmula.
3.3 CONCEPTE DE PRESSIÓ
Definim la pressió que actua sobre una superfície com el coeficient entre la força aplicada i el valor de la
superfície com el quocient entre la força aplicada i el valor de la superfície. La unitat de pressió és el pascal.
la pressió es pot donar en altres unitats : atmosferes, mil·límetres de mercuri (mmHg).
3.5 RESOLUCIÓ DE PROBLEMES DE POLITGES
La màquina d'Astwood és una politja (no es té en compte la massa) de la qual pengen dues masses en cada
costat que tampoc té massa. Es tracta de calcular l'acceleració del sistema i la tensió de la corda en cada un
3
dels seus extrems.
Si no es consideren les masses de la politja i de la corda, la tensió de la corda és la mateixa en cada extrem. Si
es té en compte la massa de la politja la tensió de la corda és diferent.
4