Dinamica

DINÀMICA 1. LA FORÇA

1

Com mostra l'experiència, en la naturalesa els cossos, d'una o una altra forma, interaccionen entre si. Per exemple, la sabata pressiona sobre el sòl i interacciona amb ell, la interacció gravitatòria entre la Terra i la Lluna fa que aquesta giri al voltant de la primera, la interacció entre la raqueta del tennista i la pilota fa que aquesta modifica el seu moviment,etc. La força és una mesura de la interacció entre els cossos. El resultat de la interacció entre els cossos és la seva deformació (canvi de dimensiones o forma del cos), la seva acceleració (variació del vector velocitat) o ambdós efectes alhora. Per exemple, quan un tennista copeja la pilota amb la seva raqueta, una fotografia de l'instant de l'impacte revela que la pilota sofreix una deformacióimportant i simultàniament una acceleració, doncs canvia la seva velocitat. Els efectes de les forces depenen de la seva magnitud i de la direcció i sentit que s'apliquen. Per això la força és una magnitud vectorial que representarem mitjançant la unitat de força en el S.I. és el Newton (N), la força que aplicada a un cos de 1 kg de massa li comunica una acceleració de 1 m/s2. La mesura de lesforces no es fa directament, sinó de manera indirecta a partir de la mesura dels seus efectes, deformacions o acceleracions. Normalment resulta més fàcil amidar deformacions que acceleracions. Per aquest motiu, la peça principal del dinamòmetre (instrument per a amidar forces), és una molla el grau de deformació de la qual depèn del valor de la força que s'amida. Llei de Hooke Els cossos elàstics(una molla) es deformen quan s'aplica una força sobre ells i compleixen en general la llei de Hooke que indica que la deformació d'un cos elàstic és directament proporcional a la força aplicada. En el cas d'una molla, la deformació proporcional a la força aplicada és l'allargament ∆l: F = K—∆l = K—(l − l0 ) K es denomina constant elàstica o constant recuperadora i és característica de cada molla, l0és la longitud natural de la molla i l la longitud que assoleix quan se li aplica una força F. Els cossos elàstics tenen uns límits d'elasticitat dintre dels quals es compleix la llei de Hooke. Si se superen aquests límits, el cos no compleix la llei i les deformacions poden ser permanents. Força resultant Quan sobre una partícula o punt material s'aplica més d'una força, l'efecte global de toteselles és el d'una única força igual a la suma vectorial de totes elles, denominada força resultant. n r r r r r r F = F1 + F2 + F3 + ... + Fn = ∑ Fi
i=1

DINÀMICA. PRINCIPIS FONAMENTALS La Dinàmica és la part de la Mecànica que estudia el moviment en relació amb les causes que el determinen, que són les forces. La Dinàmica que vam estudiam va ser establerta per Newton en el segle XVII. Es basaen tres principis fonamentals, la validesa dels quals es prova perquè les seves conseqüències estan d'acord amb l'experiència.

DINÀMICA

2

La Mecànica de Newton no té una validesa total, doncs no explica tots els moviments que es poden observar i experimentar. Quan la velocitat amb que es mou una partícula és pròxima a la de la llum (3·108 m/s), hi ha notables diferències entre lesobservacions i els càlculs fets amb la Dinàmica newtoniana. Per això en el segle XX, Einstein va formular la Mecànica Relativista que explica els fenòmens mecànics d'una manera més precisa. No obstant això, en els moviments ordinaris, de vehicles, peces de màquines, projectils, coets, naus espacials o de planetes i satèl·lits, la Mecànica de Newton és un instrument suficientment precís. Primerprincipi: Principi d'inèrcia Si sobre un cos no actua cap força o la resultant de les quals actuen és zero, el cos mantindrà la seva velocitat constant, en mòdul, direcció i sentit. Això és, si el cos està parat continuarà parat i si està en moviment, continuarà amb moviment rectilini i uniforme. En la vida quotidiana hi ha dues classes de forces que actuen d'una manera universal: la gravitatòria (pes)...