Forta - marime fizica vectoriala

FORTA - MARIME FIZICA VECTORIALA 

Efectele fortelor

Interactiunea este o proprietate generala a corpurilor. Aceasta se refera la actiunea simultana si reciproca dintre doua corpuri. Un exemplu ar fi interactiunea dintre pix si foaie. Pentru a pune in miscare mingea, aflata in repaus, fotbalistul o loveste cu piciorul. Interactiunea se poate realiza prin contact direct intre cele doua corpuri sau la distanta prin itermediul campului (magnetic, gravitational). Interactiunea de contact este cea dintre minge si racheta de tenis, iar cea la distanta este cea dintre un mar si Pamant, prin intermediul campului gravitational sau cea dintre doi magneti care se resping, prin campul magnetic.

Fenomenele ce apar in urma interactiunii corpurilor poarta numele de efecte. Acestea pot fi efecte dinamice sau efecte statice. Efectele dinamice constau in schimbarea starii de miscare a corpurilor, ca de exemplu franarea, accelerarea, oprirea. Efectele statice constau in deformarea corpurilor. Acestea pot fi deformari elastice, in care corpul revine la forma sa initiala, de exemplu intinderea, rasucirea, comprimarea sau deformari plastice, in urma carora corpurile nu mai revin la forma lor initiala, ca de exemplu spargerea, ruperea, taierea. Interactiunile dintre corpuri pot fi comparate prin efectele pe care le produc.

Forta este marimea fizica, care masoara intensitatea unei interactiuni. Unitatea de masura in sistemul international pentru forta este Newton ([F]_S.I =N). Istrumentul de masura pentru forta este dinamometrul.

Marimi scalare si vectoriale

Marimile fizice scalare sunt marimile fizice deplin caracterizate cu ajutorul valorii numerice (modul,marime). Acestea sunt exemplificate prin lungime, arie, volum, masa, timp, densitate, temperatura, intensitatea curentului electric, tensiunea curentului electric. Pentru a le scrie utilizam modulul si unitatea de masura (ex:l=2m).

Marimile fizice vectoriale sunt marimile fizice deplin caracterizate prin valoare numerica, orientare(directie si sens) si punct de aplicatie. Aceste marimi fizice sunt viteza, forta, ∆d (delta distanta-deplasarea), etc. Marimile vectoriale se reprezinta grafic sub forma unor sageti, numite vectori:

Forta- marime vectoriala Forte care au aceeasi valoare numerica produc efecte diferite atunci cand actioneaza in puncte diferite ale unui corp. Forte care au aceeasi valoare numerica, aplicate in acelasi punct al corpului produc efecte diferite atunci cand actioneaza pe directii diferite. Forte care au aceeasi valoare numerica, aplicate in acelasi punct al corpului, actionand asupra corpului pe aceeasi directie, dar in sensuri diferite produc efecte diferite.

O forta este caracterizata de :

-punct de aplicatie-punctul in care actioneaza forta

-valoare numerica-exprimata in newtoni

-directie-dreapta pe care actioneaza forta

-sens-in care actioneaza forta

A reprezenta o forta inseamna a desena vectorul forta (F). Pentru a reprezenta o forta, printr-un vector forta, trebuie sa parcurgi urmatoarele etape:

1.     Fixezi punctul de aplicatie (originea vectorului).

2.     Desenezi o dreapta, prin punctul de aplicatie, care reprezinta directia fortei.

3.     Stabilesti sensul vectorului, in functie de sensul fortei

4.     Determini lungimea vectorului, alegand o scara convenabila, in functie de modulul fortei.

5.     Desenezi vectorul forta, varful sagetii indicand sensul.

6.     Notezi vectorul forta prin simbolul F.

Compunerea fortelor

Fie doua forte F₁ si F₂, care actionand asupra unui corp, produc un anumit efect. A compune cele doua forte inseamna a le inlocui cu o singura forta care sa produca corpului acelasi efect. Aceasta forta se numeste forta rezultanta (R), iar cele doua forte, F₁ si F₂ se numesc forte componente.

a) Cand cele 2 forte au aceeasi directie si acelasi sens, pentru a le compune, le reprezentam grafic una in prelungirea celeilalte. Forta rezultanta are punctul de aplicatie in punctul lui F₁, sageata care indica sensul coincide cu sageata lui F₂, iar modulul este suma celor 2 forte.

Ex :

R=F₁+F₂ (suma scalara) si R=F₁+F₂ (suma vectoriala)

b) Cand fortele au aceeasi directie, dar sensuri opuse, pentru a le compune le reprezentam grafic astfel: punem forta mai mare pe dreapta suport, iar cealalta o punem cu punctul de aplicatie deasupra vectorului primei forte si o desenam in partea opusa primei forte. Rezultanta are acelasi punct de aplicatie si acelasi sens ca prima forta si vectorul deasupra fortei a doua, doar ca acesta avand sens opus.

Ex :

R=F₁-F₂ si R=F₁+F₂

c) Cand fortele au acelasi punct de aplicatie si directii diferite, pentru a determina rezultanta, se compun vectorii forta, aplicand regula paralelogramului. Rezultanta este determinata de diagonala paralelogramului.

Ex :

R=F₁+F₂

R=?  R=F1+F2

Descompunerea fortelor Componentele F₁ si F₂ ale unui vector R, dupa doua directii date, se obtin prin operatia inversa compunerii, numita descompunere, ducand paralelele prin varful lui R la cele doua directii.

Principiul actiunii si reactiunii

Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta numita actiune, cel de-al doilea corp va actiona simultana supra primului corp cu o forta numita reactiune egala ca modul, pe aceeasi directie dar in sens contrar sau opus al actiunii. Punctele de aplicatie ale actiunii si reactiunii se afla pe cele doua corpuri care interactioneaza

Greutatea corpurilor

Greutatea este forta de atractie exercitata de Pamant asupra corpurilor, datorita campului gravitational.Se noteaza cu G si se calculeaza cu formula G=m g, unde m=masa corpului (kg) si g=acceleratia gravitationala=~10 N/kg. Unitatea de masura in sistemul international pentru acceleratia gravitationala este Newton/kilogram. Unitatea de masura din sistemul international pentru greutate este Newton deoarece este forta. Are directie verticala, sens in jos si punct de aplicatie situat in centrul corpului, numit centru de greutate. Forta pereche a greutatii deobicei este forta de reactiune normala (N). Cele doua au modulele egale, dar sensuri opuse.G=N, dar G=N nu este adevarata.

Forta de frecare. Forta de tractiune

Forta de frecare este forta care apare cand un corp se deplaseaza pe suprafata altui corp.Se noteaza cu F_f si se calculeaza dupa formula F_f =µ N, unde litera greceasca µ se numeste coeficient de frecare si se refera la gradul de slefuire al suprafetelor, iar N este forta normala. µ nu are unitate de masura, este adimensional (µ=F_f/N). Directiile fortei de frecare coincid cu directiile suprafetelor pe care are loc deplasarea, sensurile sunt opuse sensurilor de miscare ale corpurilor, iar punctul de aplicatie coincide cu punctual de aplicatie al fortei normale.

Forta pereche, a fortei de frecare este forta de tractiune. Forta de tractiune este forta, care exercitata asupra unui corp are ca efect deplasarea lui. Se noteaza cu F_t si, daca viteza este constanta (miscare rectilinie uniforma), forta de tractiune este egala cu forta de frecare (ca modul- F_f=F_t). Are aceeasi directie, dar sens opus fortei de frecare, iar punctul de aplicatie se reprezinta grafic la mijlocul suprafetei de tractare.

Presiunea

Presiunea este marimea fizica care depinde direct proportional de forta de apasare exercitata normal pe o suprafata, si invers proportional de aria suprafete de contact (exprima forta de apasare exercitata, uniform si perpendicular, pe unitatea de suprafata). Se noteaza cu p si se calculeaza dupa formula p=F/A, unde F (forta) deobicei este greutatea (G). Unitatea de masura in sistemul international pentru presiune este N/m² sau se mai numeste si pascal- Pa ( [p]_S.I =[F]_S.I/[S]_S.I=N/m²=Pa ).

Atunci cand mergem pe zapada, picioarele se afunda in zapada deoarece ele actioneaza cu o forta de apasare repartizata pe suprafata de sprijin (forta datorata greutatii corporale). Atunci cand ne aflam pe schiuri, desi forta de apasare este aceeasi, ne afundam mai putin in zapada. Spunem ca presiunea exercitata de forta de apasare asupra zapezii este mai mica cand ne aflam pe schiuri. Presiunea scade cu cat aria suprafetei de contact, pe care actioneaza forta de apasare, creste. Avand un rucsac in spate ne afundam si mai mult in zapada. Presiunea creste cand forta de apasare creste.

In practica, sunt situatii in care este necesar sa se reduca sau sa creasca presiunea. In general, pentru a micsora presiunea se mareste suprafata pe care se exercita forta de apasare. Exemple: Tractoarele, buldozerele, camioanele care trebuie sa se deplaseze pe terenuri noroioase sau inzapezite au pneuri late sau sunt prevazute cu senile. Rucsacii si ghiozdanele sunt prevazute cu bretele late, pentru a evita ranirea umerilor. Pentru a mari presiunea se micsoreaza suprafata pe care actioneaza forta de apasare. Exemple: Lamele cutitelor, foarfecele, pionezele, cuiele, acele sunt ascutite pentru a putea taia sau gauri un obiect exercitand forte mici.