Tornar a la portadaFísica i Química · 4t ESO A · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 4tA · Física i Química
La interacció · Dinàmica

El principi fonamental de la dinàmica

Un camió buit i el mateix camió carregat fins dalt arrenquen amb el motor donant la mateixa força. El buit surt disparat; el carregat triga molt més a agafar velocitat. La llei que explica això és la mateixa que permet calcular l'acceleració d'un coet o d'un carret de la compra: el principi fonamental de la dinàmica.

Et convé dominar: L'acceleració (3r d'ESO)
Et convé dominar: Canvi d'unitats (2n d'ESO)

F = m · a: el principi fonamental

Si empeny un carret del supermercat buit, notes que s'embala de seguida; si empeny amb la mateixa força el carret ple fins dalt, amb prou feines aconsegueixes que acceleri. Com es relacionen matemàticament la força que apliques, la massa de l'objecte i el canvi de velocitat que aconsegueixes?

Diagrama d'un bloc de massa m sotmès a una força neta i el seu vector d'acceleració resultant en el mateix sentit, que il·lustra la fórmula F = m · a. m F neta a F i a tenen el mateix sentit F = m · a
Practica★☆☆Sense començar
Calcula la força neta necessària perquè un carret de joguina de $2\ \text{kg}$ acceleri a $3\ \text{m/s}^2$.

Calcula la força neta necessària perquè un carret de joguina de $2\ \text{kg}$ acceleri a $3\ \text{m/s}^2$.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Una força neta de $20\ \text{N}$ actua sobre una caixa de $5\ \text{kg}$. Quina acceleració adquireix la caixa?

Una força neta de $20\ \text{N}$ actua sobre una caixa de $5\ \text{kg}$. Quina acceleració adquireix la caixa?

Resoldre

El newton: la unitat de força

Mesurem la massa en quilograms i l'acceleració en metres per segon al quadrat, però com definim amb precisió la unitat exacta amb què mesurem l'empenta o la tracció sobre un cos?

Diagrama explicatiu de la definició del newton: una força d'1 N aplicada a un cos d'1 kg li produeix una acceleració d'1 m/s². 1 kg 1 N 1 m/s² definició de newton 1 N = 1 kg · 1 m/s²
Practica★☆☆Sense començar
Un patinet amb el seu motorista accelera a $2\ \text{m/s}^2$ quan sobre el conjunt actua una força neta de $100\ \text{N}$. Calcula la massa del conjunt.

Un patinet amb el seu motorista accelera a $2\ \text{m/s}^2$ quan sobre el conjunt actua una força neta de $100\ \text{N}$. Calcula la massa del conjunt.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Una mateixa força de $50\ \text{N}$ s'aplica primer a una pilota de $0,5\ \text{kg}$ i després a una pilota medicinal de $5\ \text{kg}$, com es mostra a la figura.…

Una mateixa força de $50\ \text{N}$ s'aplica primer a una pilota de $0,5\ \text{kg}$ i després a una pilota medicinal de $5\ \text{kg}$, com es mostra a la figura.

0,5 kg F = 50 N a = ? 5 kg F = 50 N a = ?

Calcula l'acceleració de cadascun i explica quin accelera més i per què.

Resoldre

La força neta: cal sumar totes les forces

Gairebé cap cos rep una sola força. Per aplicar $F = m \cdot a$ cal abans calcular la força neta: el resultat de sumar, com a vectors, totes les forces que actuen sobre el cos (empenta, fregament, tensió...).

Practica★★☆Sense començar
Una persona empeny una caixa d'eines de $8\ \text{kg}$ amb una força de $60\ \text{N}$, i el fregament amb el terra val $20\ \text{N}$. a) Calcula la força neta sobre la…

Una persona empeny una caixa d'eines de $8\ \text{kg}$ amb una força de $60\ \text{N}$, i el fregament amb el terra val $20\ \text{N}$.

  1. a) Calcula la força neta sobre la caixa.
  2. b) Calcula la seva acceleració.
Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Un cotxe de $1000\ \text{kg}$ frena amb una força neta de $5000\ \text{N}$, com es mostra a la figura. a) Calcula la seva acceleració i interpreta el signe del resultat.…

Un cotxe de $1000\ \text{kg}$ frena amb una força neta de $5000\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1000 kg v = 20 m/s F neta = 5000 N a = ?
  1. a) Calcula la seva acceleració i interpreta el signe del resultat.
  2. b) Si circulava a $20\ \text{m/s}$, calcula quant triga a aturar-se (fes servir $v = v_0 + a \cdot t$).
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Per arrossegar un trineu de $30\ \text{kg}$ per la neu s'estira amb una força de $90\ \text{N}$ i el fregament val $30\ \text{N}$. Un alumne calcula l'acceleració així:…

Per arrossegar un trineu de $30\ \text{kg}$ per la neu s'estira amb una força de $90\ \text{N}$ i el fregament val $30\ \text{N}$. Un alumne calcula l'acceleració així: $a = 90 / 30 = 3\ \text{m/s}^2$.

  1. a) Detecta l'error que ha comès.
  2. b) Calcula l'acceleració correcta del trineu.
  3. c) Calcula la força total amb què caldria estirar perquè l'acceleració fos realment de $3\ \text{m/s}^2$.
Resoldre

Massa i acceleració: una relació inversa

Animació de dos camions de 4000 kg i 8000 kg que arrenquen alhora sota la mateixa força: el de 4000 kg accelera el doble i, en les marques de posició de cada segon, recorre el doble de distància que el de 8000 kg. 4000 kg F molta a 8000 kg F poca a mateixa força, diferent massa
Practica★★☆Sense començar
Un carret de supermercat ple té una massa de $15\ \text{kg}$ i se li aplica una força neta de $30\ \text{N}$. a) Calcula la seva acceleració. b) Si parteix del repòs,…

Un carret de supermercat ple té una massa de $15\ \text{kg}$ i se li aplica una força neta de $30\ \text{N}$.

  1. a) Calcula la seva acceleració.
  2. b) Si parteix del repòs, quina velocitat aconsegueix al cap de $3\ \text{s}$?
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Dos camions amb motors idèntics, que produeixen la mateixa força neta de $8000\ \text{N}$, parteixen del repòs: un va buit, amb una massa de $4000\ \text{kg}$, i l'altre…

Dos camions amb motors idèntics, que produeixen la mateixa força neta de $8000\ \text{N}$, parteixen del repòs: un va buit, amb una massa de $4000\ \text{kg}$, i l'altre carregat, amb una massa de $8000\ \text{kg}$.

  1. a) Calcula l'acceleració de cada camió.
  2. b) Calcula el temps que triga cadascun a assolir $20\ \text{m/s}$.
  3. c) Explica amb aquests nombres per què un camió carregat necessita més distància per incorporar-se a una autopista.
Resoldre

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat