dijous, 5 de juliol de 2018

Les Lleis de Newton

Newton va recollir els estudis de Galileu per explicar la trajectòries d'un cos llançat, creant d'aquesta manera les bases de la cinemàtica i va aconseguir desenvolupar-los fins a trobar la relació entre el moviment i les causes que el produeixen. És el que es va anomenar dinàmica. Les tres lleis de Newton descriuen la relació entre el moviment i les forces.

Primera Llei de Newton - Llei de la Inèrcia
Tot cos roman en repòs o en moviment rectilini uniforme mentre sobre ell no actuï cap força que variï el seu estat inicial.
Cap cos modifica per si sol la seva posició inicial, a no ser que s'administri una força sobre ell. Segons aquesta llei, Newton afirma que un cos que està en moviment és un cos sotmès a una força constant de frec o fricció que és capaç de frenar-lo progressivament.

Les Lleis de Newton

Si es llança una pedra, aquesta seguirà el seu moviment fins que, per acció de l'aire anirà perdent velocitat, alhora que una força, la gravetat, l'obliga a precipitar-se cap a terra. El mateix podem dir si es llança una pilota a l'aire, la pilota continuarà la seva pujada fins que, per efecte de l'aire o fregament, perdrà velocitat, pararà (g = 0), i començarà a baixar per la força de la gravetat. Els cossos mòbils mantenen el seu moviment rectilini a una velocitat constant, mentre una altra força no actuï sobre ell. A la superfície terrestre, hi ha dues forces que actuen sobre qualsevol cos, un és el fregament de l'aire i la força de la gravetat.

Inèrcia
En aquest exemple el ciclista porta una acceleració i una adreça en el moviment, en el moment que es troba amb un cos (el gos), l'acceleració de la bicicleta passa a 0, però el cos segueix la mateixa trajectòria i igual velocitat que la que portava. El fregament de l'aire i la gravetat el faran caure a terra.

Les Lleis de Newton

En els nostres exemples anteriors hem pogut comprovar com la pedra llançada comença a perdre velocitat, (pel fregament de l'aire) i acaba caient a terra per culpa de l'altra força que actua en la superfície terrestre, la gravetat.
Si en el nostre planeta no existissin aquestes forces o el que és millor, si llancéssim aquesta mateixa pedra amb la mateixa velocitat en el buit, és a dir sense força de gravetat i sense aire, la nostra pedra seguiria la mateixa direcció i a la mateixa velocitat eternament: la pedra no patiria variació de moviment.

Les Lleis de Newton

Un cos en repòs romandrà en aquest estat i a un moviment rectilini uniforme es mantindrà amb velocitat constant, fins que se l'obligui a canviar d'estat per acció d'una força. Però que passa quan el cos no està en moviment, es podrà aplicar la llei de la inèrcia?. La inèrcia també s'aplica als cossos en repòs, ja que un cos en repòs és un cos amb velocitat 0. Un cos inert o amb velocitat 0, es mantindrà en el mateix estat mentre una altra força externa no actuï sobre ell.
Aquesta primera llei de Newton, també va servir per explicar el sistemes de referència inercials. Partint de la base que tot moviment és relatiu, tot depèn de l'observador com descrigui el moviment.

Segona Llei de Newton - Llei Fonamental de la Dinàmica
Quan s'aplica una força a un objecte, aquest s'accelera. Aquesta acceleració és en direcció a la força i és proporcional a la intensitat i és inversament proporcional a la massa que es mou.
Aquesta segona Llei de Newton és l'encarregada de calcular el concepte de força. En aquesta llei s'estableix la relació que hi ha entre la força, l'acceleració i la massa de cos.

Les Lleis de Newton

Les forces són les causants de l'acceleració dels cossos, de manera que el canvi en la quantitat de moviment d'un cos és proporcional a la força motriu i la seva adreça serà la mateixa que aquesta. Si s'agafen dues pilotes iguals, una d'elles es xuta amb més força que l'altre, la massa és la mateixa, però a la pilota al qual hem xutat amb més força arribarà molt més lluny que la pilota, que tot i tenir la mateixa massa, li hem aplicat menys força.

Les Lleis de Newton

La fletxa vermella representa la força, la fletxa verda és l'acceleració
Si ara en comptes de tenir la mateixa massa, una pilota pesa més que l'altra, perquè tots dos arribin a la mateixa distància, s'hauran d'aplicar diferents forces, sent major la força que hem d'aplicar a una pilota amb més massa respecte l'altre. Quan la força exercida sobre un objecte es duplica, l'acceleració adquirida per l'objecte també es multiplicarà per dos.

Les Lleis de Newton

La força es mesura segons el Sistema Internacional és el Newton, representat per la lletra N, on: 1 N = 1 kg · 1 m / s 2.
Un Newton és la força que cal exercir sobre un cos amb una massa d'1 quilogram perquè adquireixi una acceleració d'1 m / s².
Com hem vist, la llei de Newton F = m. a, és vàlida quan la massa de l'objecte és constant, però què passa quan la massa varia?. Un exemple d'això podria ser un coet que canvia la seva massa a mesura que va cremant el combustible.
Per al cas en què la massa sigui variable, haurem de recórrer a una altra magnitud física nova, que és la quantitat de moviment, representada per la lletra p.

p = m · v

On la quantitat de moviment es defineix com el producte de la massa d'un cos per la seva velocitat.

Tercera Llei de Newton - Llei d'Acció i Reacció
Amb tota acció ocorre sempre una reacció igual i contrària: o sigui, les accions mútues de dos cossos sempre són iguals i dirigides en sentit oposat.
La tercera llei de Newton - Llei o Principi d'acció i reacció explica com sempre que un objecte realitzi una força sobre un altre objecte, aquest segon objecte exerceix sobre el primer objecte una força igual però en sentit contrari.


Un exemple molt senzill per entendre aquesta llei seria el següent: Imaginem el llançament d'un coet. Aquest en el seu interior conté combustible. Quan disparem el coet, els gasos surten en una direcció, cap avall, mentre que el coet segueix en una direcció ascendent. Si considerem la sortida dels gasos com l'acció, la reacció és el moviment del coet en la direcció oposada, a la direcció dels gasos del coet.


Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada

Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament