Les Forces en Física: Magnituds, Tipus i Efectes de la Deformació

Definició i Efectes de la Força

Una força és qualsevol acció que, en aplicar-la sobre un cos, pot aconseguir dos tipus d’efectes:

• Estàtic: Deforma el cos.
• Dinàmic: Canvia el seu estat de moviment (és a dir, l’accelera o el frena).

La Força com a Magnitud Vectorial

L’efecte d’una força no solament depèn del seu valor, sinó també de la direcció i el sentit en què actua. Per això, la força és una magnitud vectorial.

Les forces es representen mitjançant una fletxa anomenada vector, que defineix els seus components:

• Valor (o Mòdul): La longitud de la fletxa (quantitat de newtons).
• Direcció: La línia sobre la qual es recolza el vector.
• Sentit: La punta de la fletxa.

Mesura de la Força: El Dinamòmetre

El dinamòmetre és un aparell que s’utilitza per mesurar forces.

Conceptes Clau del Dinamòmetre

Mòdul, direcció, sentit

• Rang del Dinamòmetre

  És l’interval comprès entre el valor mínim i el valor màxim de força que pot mesurar.

• Precisió del Dinamòmetre

  És la quantitat més petita de variació de força que pot mesurar. Coincideix amb la diferència entre dues marques de mesura.

Tipus de Forces

• Forces de Contacte

  L’objecte que exerceix la força toca l’objecte sobre el qual actua. Exemple: forces que estiren, empenyen o deformen.

• Forces a Distància

  L’objecte que fa la força no toca l’objecte sobre el qual actua. Exemple: la força pes, que fa que una pilota caigui.

Propietats dels Materials i Deformació

Elasticitat

Propietat de la matèria que permet que els cossos deformats per una força recuperin la forma original quan cessa la força. Exemple: una goma elàstica.

Plasticitat

Propietat de la matèria que fa que els cossos que són deformats per una força mantinguin la nova forma quan cessa la força. Exemple: la plastilina.

Classificació dels Cossos

• Cossos Rígids

  No es deformen per acció d’una força. Exemple: la moneda.

• Cossos Elàstics

  Es deformen per acció d’una força, però recuperen la forma original quan desapareix la força. Exemple: la goma o la molla.

• Cossos Plàstics

  Es deformen per acció d’una força i queden deformats permanentment, ja que no recuperen la forma original quan desapareix la força. Exemple: el fang.

Límits de Deformació

El fet que un cos sigui rígid, elàstic o plàstic depèn de la matèria de la qual és fet i també de la força que s’hi apliqui.

• Límit d’Elasticitat

  Si s'aplica una força molt gran a un cos elàstic, pot ser que no recuperi la forma original. Es diu que el cos ha superat el límit d’elasticitat i que la deformació és permanent.

• Límit de Ruptura

  Si s'aplica una força molt gran a un cos rígid, pot ser que es trenqui. Es diu que el cos ha superat el límit de ruptura.

Equilibri i Forces Específiques

Equilibri

Un cos sotmès a l’acció de diverses forces concurrents està en equilibri si la suma de totes les forces és zero.

Definicions de Forces i Magnituds

• Pes (P)

  És la força amb què la Terra atreu els cossos.

• Massa (m)

  És la quantitat de matèria d’un cos. És una característica pròpia del cos i és la mateixa sigui quin sigui el lloc on es trobi.

• Tensió (T)

  És la força suportada per un cable o una corda quan un cos estira el cable o la corda o en penja.

• Força Normal ($F_N$)

  És la força que exerceix una superfície sobre els cossos que hi estan recolzats.

• Força de Fregament ($F_f$)

  És una força que s’oposa al moviment. Apareix sempre que un cos es mou (per terra, en l’aire, per l’aigua...).

La Pressió

La pressió (P) és la força que actua sobre una unitat de superfície.

Fórmula i Càlcul de la Pressió

La fórmula per al càlcul de la pressió és:

P = F/S

Relació entre Força, Superfície i Pressió

• Com més gran és la força que s’aplica, més gran és la pressió que s’exerceix sobre l’objecte.
• Com més gran és la superfície on s’aplica, més petita és la pressió que s’exerceix sobre l’objecte.