Introducció a la Física: Moviment, Forces i Conceptes Clau

Conceptes Fonamentals de Ciència i Física

Canvis Químics i Físics

Què són els canvis químics?

Són canvis que es caracteritzen per la formació de substàncies diferents de les inicials.

• Exemple: La combustió d'un paper.

Què són els canvis físics?

Són els canvis que es caracteritzen perquè les substàncies que intervenen no canvien.

• Exemple: El moviment.

Què és la Ciència?

Definició de Ciència

És el saber i l'ordenació dels esdeveniments que es produeixen en la naturalesa.

En què es basa la Ciència?

Es basa en l’observació i l’experimentació.

Magnituds i Mesura

Què és la magnitud?

Qualsevol propietat mesurable.

Què és mesurar?

És comparar amb un patró que s’agafa com a unitat.

Quins tipus de mesura hi ha?

• Mesures directes.
• Mesures indirectes.

Quines són les magnituds fonamentals?

Són les que no es poden expressar a partir de cap altra magnitud i que normalment es determinen fent una mesura directa.

Quines són les magnituds derivades?

Són les que es poden expressar a partir de magnituds fonamentals i que normalment es determinen fent una mesura indirecta.

Introducció a la Física i el Moviment

Origen i Tipus de Física

Quin és l’origen de la Física?

L'origen de la física és l’estudi del moviment i l’observació de fenòmens de l’entorn com els moviments de l’aigua, l’astronomia i el vent.

Origen històric de la Ciència

• Antic: Aristòtil, filòsof grec (348-322 a.C).
• Modern: Al segle XVI-XVII hi ha una separació, la filosofia passa a ser ciències naturals (geologia, biologia, química i física).

Quins són els tipus de Física?

• Mecànica: Estudia els moviments i les forces.
• Termologia: Estudia la temperatura i la calor.
• Òptica: Estudia la llum i els fenòmens lluminosos.
• Electricitat.
• Magnetisme.

El Moviment i la Cinemàtica

Què és el moviment?

Un fenomen natural.

Què és el moviment d’un cos?

És el canvi de posició o lloc respecte a un punt en el transcurs del temps.

Què és la Cinemàtica?

És la part de la física que estudia el moviment dels cossos sense considerar les causes que el provoquen.

Què és la Dinàmica?

És l’estudi del moviment dels cossos i de les forces que el provoquen.

Conceptes Clau del Moviment

• Mòbil: És un cos en moviment.
• Posició: És el lloc que ocupa un cos, definit per tres coordenades.
• Sistema de referència: És aquell punt o objecte que considerem en repòs i respecte del qual estudiem un moviment determinat.

Moviment Relatiu

Un cos pot estar en moviment respecte a un sistema de referència (l'univers) i en repòs respecte a un altre (la Terra).

Repòs i Moviment

• Repòs: La posició de l'objecte no varia.
• Moviment: La posició de l'objecte varia.

Trajectòria

És la línia real o imaginària que indica el recorregut fet per un cos en moure’s.

Tipus de moviment segons la trajectòria

• Rectilini.
• Curvilini (circular, el·líptic o parabòlic).

Energia i Moviment

És necessari que un cos estigui en moviment perquè tingui energia? NO.

Fórmules Essencials

Quina és la fórmula de la velocitat mitjana?

$$v = \frac{\text{desplaçament}}{\text{temps}} = \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{x_f - x_i}{t_f - t_i}$$

Què és l’acceleració?

És el canvi de velocitat.

Quina és la fórmula de l’acceleració?

$$a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{v_f - v_i}{t_f - t_i}$$

Exemple de càlcul de velocitat en caiguda lliure

Deixa caure una pilota des del sostre de l'IES i triga 50s en arribar a baix, quina velocitat tenia en arribar a baix?

Dades:

• Temps ($t$) = 50 s
• Velocitat inicial ($v_i$) = 0 m/s
• Acceleració de la gravetat ($g$) = 10 m/s²
• Velocitat final ($v_f$) = ?

Càlcul:

$$g = \frac{v_f - v_i}{t_f - t_i}$$

$$10 \text{ m/s}^2 = \frac{v_f - 0}{50 \text{ s}}$$

$$v_f = 10 \text{ m/s}^2 \times 50 \text{ s} = \mathbf{500 \text{ m/s}}$$

Forces i Dinàmica

Tipus de Forces

Quins dos tipus de força hi ha?

• Forces de contacte.
• Forces a distància.

Quines són les forces de contacte?

Són, per exemple, el fregament (amb terra, aire, maquinària, etc.).

Quines són les forces a distància?

La gravetat i el magnetisme.

Amb què es tradueix qualsevol força?

Una força es tradueix amb:

1. Una deformació de l’objecte (ex: plastilina).
2. Un canvi en el seu moviment (ex: parar una pilota).

Què és el resultant?

D’un conjunt de forces que actuen sobre un cos, és la força única que genera sobre el cos el mateix efecte, és a dir, que equival al conjunt de forces.

Massa, Pes i Fregament

Què és el pes?

És la força d’un cos sobre el qual actua l’acceleració de la gravetat i es mesura en newtons (N).

Què és la massa?

És la comparació amb un patró i es mesura en quilograms (kg).

Què és la força de fregament?

És la força que efectuen les rugositats de les superfícies en contacte quan l’objecte es mou.

Principis Fonamentals de la Dinàmica

Què és el principi de la inèrcia? (Primera Llei de Newton)

Si sobre un cos no hi actua cap força o la força resultant és nul·la, el cos manté el seu estat de moviment (repòs o moviment rectilini uniforme).

Què és el principi fonamental de la dinàmica? (Segona Llei de Newton)

Si sobre un cos hi actua una única força, es produeix una acceleració sobre el cos ($F = m \cdot a$).