Dinàmica
És la part de la física que estudia els efectes de les forces sobre el moviment dels cossos.
Lleis de Newton
Són les lleis fonamentals de la dinàmica.
1a llei: si sobre un cos no actua cap força o la resultant de les forces que actuen és nul·la, el cos està en repòs o es mou amb moviment rectilini i uniforme (MRU).
2a llei: la resultant de les forces aplicades a un cos és directament proporcional a l'acceleració produïda. Aquesta relació es pot escriure: FR = m · a, on m és la massa del cos.
3a llei: si un cos 1 fa una força sobre un cos 2, aquest fa una força sobre el primer de la mateixa intensitat, mateixa direcció i sentit contrari. Aquesta llei també es coneix com a principi d'acció i reacció. Les forces d'acció i reacció estan aplicades sobre cossos diferents: els dos cossos 1 i 2 que interaccionen.
FAB i FBA són dues forces d'acció i reacció: FAB = FBA
FAB és la força que el cos B fa sobre el cos A. Actua sobre el cos A.
FBA és la força que el cos A fa sobre el cos B. A sobre el cos B.
FPC i FCP són dues forces d'acció i reacció: FPC = FCP
FPC és la força que la caixa fa sobre el pla. Actua perpendicularment sobre el pla.
FCP és la força que el pla fa sobre la caixa. Actua sobre la caixa en direcció perpendicular al pla. S'anomena força normal N: FCP = N
Aplicació de les lleis de Newton
Abans de resoldre un problema, cal dibuixar l'esquema amb totes les forces que actuen sobre el cos, calcular la resultant de totes aquestes forces i, a continuació, aplicar la segona llei de Newton.
Sovint ens trobarem amb un cos situat en un pla horitzontal sobre el qual s'aplica una força horitzontal F amb l'objectiu de accelerar-lo, frenar-lo o posar-lo en moviment. En aquest cas, sobre el cos actuaran tres forces:
Fg és el pes del cos, la força d'atracció que la Terra exerceix sobre el cos.
N és la normal, la força que el pla fa sobre el cos com a reacció de la força que el cos fa sobre el terra en recolzar-s'hi (3a llei de Newton).
F és la força aplicada per accelerar, frenar o posar el cos en moviment.
A la direcció vertical, les dues forces s'equilibren (Fg = N) i, per tant, la seva resultant és nul·la.
A la direcció horitzontal, la resultant coincideix amb la força aplicada F: FR = F
Aplicant la 2a llei de Newton: FR = m · a
Igualant: F = m a
En treballar amb forces constants, l'acceleració produïda serà constant i el cos tindrà un moviment rectilini uniformement accelerat. En la resolució dels exercicis, s'hauran d'utilitzar les equacions per al moviment rectilini uniformement accelerat.
Força de fregament
És una força que apareix a causa de les rugositats de la superfície del cos i de la superfície del pla en el qual es recolza, ja que aquestes dues superfícies no estan perfectament polides.
Aquesta força, quan el cos es mou, s'anomena força de fregament cinètica Ff i es dibuixa a la base del cos en sentit contrari al moviment del cos.
En aquest cas, en la direcció vertical: Fg = N
En la direcció horitzontal: FR = F - Ff
Aplicant la 2a llei de Newton: FR = m · a
Igualant: F - Ff = m · a
Exemple
Quina acceleració tindrà el cos en cada una de les situacions de la imatge? Calcula-la i arrossega el valor cap al seu lloc.
Autors: Jordi Carvajal i Joan Aragonés