Forces

Dinàmica 2. Forces a la natura
Força:
Què és una força? És la causa del moviment. Quan un objecte es mou, llavors existeix una força que és la causa d’aquest moviment. de contacte Tipus de força  a distància Les unitats de força són Newton: 1N= 1 kg·m/s2.

Forces a distància
Les forces a distància actuen sense que existeixi contacte entre els cossos. Per exemple les forces gravitatòriesregeixen el moviment de rotació del planeta Terra al voltant del Sol. Aquesta força és una força a distància atès que no existeix contacte entre la Terra i el Sol.

Quan deixem anar un objecte des de una certa alçada, aquest objecte es posa en moviment: caiguda lliure. La força responsable de la caiguda dels objectes és la força gravitatòria d’atracció entre aquest objectes i el planeta Terra.Observeu que no existeix contacte físic entre l’objecte i el planeta Terra. La força que fa el planeta Terra sobre els objectes s’anomena pes. El pes dels objectes que es troben al nostre voltant es pot expressar com: P=mg On P és el pes de l’objecte, m és la massa de l’objecte i g l’acceleració de la gravetat (g = 9,81 m/s2).

Les forces a distància són d’origen fonamental: • • Gravitatòries:Elèctriques, associades a la càrrega elèctrica

• •

Nuclear forta, entre partícules de l’àtom. Mantenen el nucli atòmic unit contra la repulsió elèctrica Nuclear feble: origen de la radioactivitat i de la desintegració dels nuclis radiatius.

En general l’atracció gravitatòria entre dos objectes de masses M i m s’expressa com:
r Mm r F = −G 2 u r

On G és la constant universal de lagravitació (6,67259 × 10-11 N m2 / kg2), r és r la distància entre els dos objectes i u és un vector unitari en la direcció i sentit del vector amb origen a M que apunta a m. El signe negatiu indica que el sentit de la força és d’atracció.

Tots els objectes que ens envolten estan pràcticament a la mateixa distància del centre de la Terra, r ≈ RT , on RT és el radi de la terra (6,375 × 106 m). Llavorsel mòdul del pes dels objectes situats a l’escorça terrestre és:
P=G Mm MT ≈ G 2 m = mg , g = 9,81 m / s 2 2 r RT

On MT és el radi de la Terra (5,9742 × 1024 kg). La direcció i sentit apunta de l’objecte al centre de la terra. Per que la constant g disminueixi en un valor 0,01, cal desplaçar-se a més de 3000 m d’alçada!!!

Forces de contacte
Les forces de contacte són les forces queapareixen quan existeix contacte entre objectes sòlids. Per exemple, per que un futbolista posi en moviment una pilota cal que hi hagi contacte entre el peu i la pilota per tal de aplicar la força sobre la pilota. A nivell microscòpic estan relacionades amb l’enllaç químic que són forces de caràcter elèctric.

Reaccions. Força normal a la superfície de contacte.
N

Les reaccions normals a lasuperfície de contacte són forces degudes al contacte entre dues superfícies. Aquestes forces són perpendiculars a la superfície de

N’ contacte. Per exemple, si un objecte es recolza sobre r una taula, llavors experimenta una força N que és perpendicular a la superfície r de contacte. De la mateixa manera, existeix una reacció N ' aplicada sobre la

taula i perpendicular a la superfície de contacte.És a dir, degut al contacte entre la taula i l’objecte apareixen dues forces; per una banda la força que fa la r taula sobre l’objecte N (i que està aplicada sobre l’objecte) i la força que fa r l’objecte sobre la taula N ' (i que està aplicada sobre la taula).

Tipus de reaccions.

A la figura es resumeix els principals tipus de reaccions que trobarem al llarg d’aquest curs. recolzamentReacció Nombre d’incògnites

R
1
Rodet Balancí superfície llisa
Direcció coneguda

R
1
Cable
Direcció coneguda

R
α
Articulació superfície rugosa

Ry Rx
2
Direcció desconeguda

Les reaccions estan associades a les limitacions que imposen els contactes al moviment dels objectes.

A la primera fila hem indicat el cas en que no hi ha fregament entre les superfícies, en aquest...