Les Forces en Física: Lleis de Newton, Gravitació i Models de l'Univers

Les Forces

Definició: És qualsevol acció capaç d’alterar l’estat de repòs o de moviment dels cossos o deformar-los. La seva unitat de mesura és el Newton (N).

Vector: Segment orientat. Característiques:

• Mòdul: Intensitat de la força.
• Direcció: Recta sobre la qual el vector fa força.
• Sentit: Indica quina de les dues orientacions possibles adopta la força.

Pes: Força d’atracció gravitatòria que la Terra exerceix sobre un cos. P = m · g (g=9.8 m/s²).

Lleis de Newton

Llei de la inèrcia: Un cos està en repòs o en moviment rectilini uniforme si no hi actua cap força o si la resultant de les forces és nul·la.

Llei fonamental de la dinàmica: Si sobre un cos hi actua una força resultant, aquest adquireix una acceleració directament proporcional a la força aplicada, essent la massa del cos la constant de proporcionalitat. F = m · a

Llei d’acció i reacció: Si un cos exerceix una força (acció) sobre un altre, aquest exerceix sobre el primer cos una altra força (reacció) amb el mateix mòdul i direcció, però sentit contrari.

Aplicacions de les Lleis de Newton

Força normal (N): La força que exerceix la superfície de suport d’un cos sobre aquest mateix cos.

Fregament (F_f): Força que apareix a la superfície de contacte dels cossos i que s’oposa al seu moviment. F_f = µ · N

Força centrípeta (F_c): La força que cal aplicar a un cos perquè segueixi una trajectòria circular. Produeix una acceleració sobre el cos, anomenada acceleració centrípeta (a_c).

El valor de la F_c es dedueix aplicant la llei de la dinàmica: F_c = m · a_c ; F_c = m v²/r

Forces Gravitatòries

Models de l'Univers

Model geocèntric: Considera la Terra com el centre de l’Univers i que la Lluna, el Sol i els planetes giren en òrbites circulars al voltant de la Terra.

Model heliocèntric: La Terra gira al voltant del Sol, com els altres planetes, i la Lluna gira al voltant de la Terra.

Model actual: Ni la Terra ni el Sol són el centre de l’Univers. El Sol és una estrella que forma part de la Via Làctia i no està al centre, sinó a la perifèria. Hubble va descobrir que l’univers està en expansió, d’aquí va sortir la idea del Big Bang: tota la matèria estava concentrada en un punt, es va produir una explosió i tot es va dispersar, formant àtoms i després estrelles.

Gravitació Universal

Dos cossos s’atrauen mútuament amb una força directament proporcional al producte de les seves masses i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.

Moviment de Planetes i Satèl·lits

Kepler va deduir que tots els planetes es mouen en òrbites el·líptiques, la recta que uneix un planeta amb el Sol recorre àrees iguals en temps iguals, i el quadrat del període del moviment d’un planeta és directament proporcional al cub de la distància mitjana del planeta al Sol.

Aplicacions dels Satèl·lits

Meteo: Per observar l’atmosfera i realitzar prediccions del temps.

Teleco: Permeten la transmissió de senyals de TV, ràdio i telefonia mòbil.

Científics: Destinats a l’observació de l’espai exterior.

De localització: GPS.