2.5. La mesura de les forces. El dinamòmetre

Transcripción

1 D La mesura de les forces. El dinamòmetre Per mesurar forces utilitzarem el dinamòmetre (NO la balança!) Els dinamòmetres contenen al seu interior una molla que és elàstica, a l aplicar una força la molla s estira, i el seu allargament és proporcional a la força aplicada. Força allargament Força (N) Relació força-allargament: LLEI DE HOOKE F = k x on F: força (N) k: Constant de la molla (N/m) 20 depèn del tipus de molla 10 x: allargament de la molla (m) 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 allargament (m)

2 D12 Força (N) pendent del gràfic = k (constant de la molla) k = F 2 - F 1 x 2 - x ,1 0,2 0,3 0,4 allargament (m) k = ,4-0 = 100 N/m k: Constant de la molla (N/m) k (més gran) Més costa deformar-la (s ha de fer molta força per deformar-la) k = 100 N/m apliquem una força de 100 N i la molla s allarga 1 m k = 400 N/m apliquem una força de 400 N i la molla s allarga 1 m

3 D13 Força (N) Quina molla té una constant elàstica més gran? La molla verda, ja que és la que té més pendent (pendent és la constant elàstica de la molla) ,1 0,2 0,3 0,4 allargament (m) Exemple. Es vol calibrar un dinamòmetre, és a dir, saber quin és el valor de la constant elàstica de la seva molla. Per això, s obtenen els punts següents de la força i l allargament de la molla. Força (N) x (cm) 0 2,5 5 7,5 10 a) Representa la gràfica F-x b) Calcula el valor de la constant elàstica.

4 D Tipus de forces Forces a distància Forces per contacte - Força gravitatòria Ex. Sol-Terra Terra- Lluna - Pes (Ex. la força que exerceix la Terra sobre els objectes) - Força de contacte Ex. La força que fem per moure un armari, la força del motor del cotxe... - La força normal - La força de fregament o de fricció - La tensió - Forces elèctriques (Ex. Forces entre cossos carregats, poden ser d atracció o de repulsió) - Forces magnètiques (Ex. Forces entres imants, poden ser d atracció o de repulsió)

5 D15 Forces per contacte - Forces de contacte La força que fa un cos sobre un altre. - Forces normal (F n ) És la força que fa una superfície sobre un cos que estigui recolzat en ella. La força normal sempre és perpendicular a la superfície de contacte. F n F n F n F n

6 D16 - Forces de fregament o de fricció (F f ) La força de fregament és deguda a la interacció entre una superfície i els cossos que hi ha o que es mouen al damunt o entre l aire i els cossos que es mouen. La força de fregament és paral lela a la superfície de contacte i s oposen al moviment. F f F f F f Ens molts problemes considerarem la força de fregament negligible (és a dir, que és tant petita que considerem que no hi ha).

7 D17 La força de fregament és pot calcular mitjançant la fórmula: F f = µ F N F f = Força de fricció (N) µ = Coeficient de fregament (no té unitats), depèn del tipus de superfície, és més petit que 1 F n = Força normal (N) Si el cos està en repòs existeix la força de fregament estàtica i utilitzarem el µ e (coeficient de fregament estàtic) Si el cos està en moviment existeix la força de fregament dinàmica, i utilitzarem el µ d (coeficient de fregament dinàmic) Tipus de superfícies µ e µ d µ e sempre és més gran que µ d, ja que costa moure molt més una cosa quieta, que moure-la quan ja està en moviment. Formigó 0,90 0,70 Neu 0,08 0,06 Acer 0,75 0,57 Fusta 0,70 0,40 Vidre 0,90 0,40

8 D18 - La tensió (T) La tensió és la força que fa una corda sobre un objecte que està subjecte a ella. Aquestes forces tenen la mateixa direcció que la corda. T T T T T

9 D19 Forces a distància - El pes (P) És la força amb la qual la Terra atreu el cos, i depèn de la massa del cos i la gravetat de la Terra. El pes sempre es dibuixa vertical i cap avall. P= pes (N) P = m g m = massa (kg) g= gravetat (m/s 2 o N/kg) gravetat de la Terra = 9,8 m/s 2 o N/kg gravetat de la Lluna = 1,6 m/s 2 o N/kg Pes P P P P

10 D20 Exercici 1. Dibuixa totes les forces que actuen en cadascun dels casos següents: a) Un llibre en repòs sobre la taula b) Una taula que s empeny c) Una moneda que s ha deixat caure (negligim la força de fregament) Exercici 2. Identifica les forces que apareixen en cada dibuix:

11 D Lleis de Newton (relacionen la força i el moviment) - Primera Llei de Newton o Llei d inèrcia La inèrcia és l oposició que experimenten els cossos als canvis del moviment. La inèrcia està relacionada amb la massa, quan més massa tingui un cos, més inèrcia tindrà, és a dir, més costarà posar-lo en moviment, o si està en moviment més costarà accelerar-lo o frenar-lo perquè s aturi. Primera llei de Newton o Llei d inèrcia: Si sobre un cos no es fa cap força o la suma de totes les forces que s hi fan és zero: Si el cos està quiet, continua quiet Si es mou, ho fa amb velocitat constant (MRU)

12 D22 Quan les forces s anul len diem que el cos està en equilibri: Força normal (F n ) (força que fa la taula sobre el llibre) Força de les ales F f (força de fregament) Força que fa el motor F f (força de fregament) Pes Damunt la taula, està quiet Pes Cau a velocitat constant Pes Vola a velocitat constant