III.8.1. Inerție. Masă. Densitate. Tipuri de forțe
Inerția este proprietatea corpurilor de a se opune schimbării stării de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă în care se aflau.
Observație:
Inerția unui corp se manifestă doar când asupra lui acționează un alt corp, adică atunci când corpul are o mișcare variată: accelerează, frânează sau își schimbă traiectoria.
Masa unui corp este o mărime fizică ce măsoară inerţia corpului.
Inerția unui corp depinde atât de masa corpului, cât și de viteza lui.
Caracterizarea masei unui corp ca mărime fizică:
Masa unui corp se determină prin cântărire:
- cu ajutorul balanţei
- sau cu ajutorul cântarului.
Densitatea (notată cu litera grecească ρ– „ro”) este mărimea fizică egală cu raportul dintre masa unui corp (m) și volumul său (V).
Caracterizarea densității unui corp ca mărime fizică:
Observaţie:
Densitatea este o caracteristică a substanței din care este făcut corpul, fiind o constantă de material. Valorile densităților diferitelor substanțe se citesc din tabele de densități, măsurate la 20°C.
Interacțiunea este acțiunea reciprocă dintre două corpuri.
Observaţie: Interacțiunea este o proprietate generală a corpurilor și se poate realiza:
-
prin contactul direct dintre corpuri;
-
de la distanță, prin intermediul câmpurilor (gravitațional, magnetic, electric).
Fenomenele care apar în urma interacțiunii corpurilor se numesc efecte ale interacțiunii.
Forţa, măsură a interacţiunii.
Forța (notată cu F) este o mărime fizică ce măsoară interacțiunea corpurilor.
Caracterizarea forței ca mărime fizică:
Forța este o mărime fizică care se caracterizează prin mărime, direcție, sens și punct de aplicație. Ea se reprezintă printr-un segment de dreaptă mărginit de un punct și o săgeată.
Exemple de forţe (greutatea, forţa de frecare, forţa elastică).
1. Greutatea (G)
Forța de greutate (pe scurt greutate, forță gravitațională, gravitație) este forța cu care Pământul atrage un corp.
Forța de greutate (notată cu G) acționează întotdeauna pe direcție verticală direcția firului cu plumb), cu sensul în jos.
Importanța forței de greutate
a) Ţine corpurile pe Pământ
b) Ţine atmosfera în jurul Pământului
c) Căderea corpurilor pe Pământ
d) Curgerea apelor la vale
e) Când urcăm o pantă, greutatea ne frânează
f) Când coborâm o pantă, greutatea ne accelerează
g) Rotirea planetelor în jurul Soarelui
h) Rotirea Lunii în jurul Pământului.
Raportul dintre greutatea unui corp și masa lui se numește accelerație gravitațională (notată cu g).
La suprafața Pământului, g = 9,8 N/kg ≅ 10 N /kg.
Caracterizarea forței de greutate ca mărime fizică:
2. Forța de frecare (Ff)
Forța de frecare (Ff) este forța care apare la suprafața de contact dintre două corpuri și se opune mișcării unui corp față de celălalt.
Importanța forței de frecare
a) Mersul, pornirea și oprirea corpurilor pe diferite suprafețe
b) Scrisul
c) Ținerea obiectelor în mână
d) Legarea șireturilor și realizarea nodurilor
e) Fixarea cuielor în perete
f) Întorsul paginilor unei cărţi
g) Aprinderea chibritului
h) Cusutul
i) Ajută parașutistul să aterizeze ușor datorită forței de frecare cu aerul atmosferic (forța de rezistență a aerului)
Observaţie:
A) Forța de frecare apare din cauza asperităților suprafețelor aflate în contact. Ea depinde de natura suprafețelor aflate în contact și este cu atât mai mare cu cât apăsarea exercitată de corp pe suprafață este mai mare.
B) Forța de frecare are direcția suprafeței de contact dintre cele două corpuri și sensul opus vitezei corpului.
3. Forța elastică (Fe)
Un resort alungit sau comprimat este deformat elastic, cu o anumită forță, numită forță deformatoare (F). Când încetează acțiunea asupra lui, resortul revine la forma inițială. Înseamnă că, asupra resortului acționează o altă forță, egală, dar de sens opus , numită forță elastică, întrucât apare numai în deformarea elastică.
Forța elastică (notată Fe) este forța care apare în interiorul unui corp deformat elastic și readuce corpul la forma inițială, fiind egală, dar de sens opus cu forța deformatoare (F).
Importanța forței elastice care apare în corpurile elastice :
-
Aerul are proprietăți elastice, fiind folosit la pneurile roților pentru amortizarea șocurilor sau la diferite obiecte pneumatice (saltele, mingii, baloane etc.)
-
Revenirea arcurilor (resorturilor) la forma inițială se datorează forței elastice. Resorturile se găsesc în construcția multor obiecte: Dinamometre și cântare, pulverizatoare, pixuri, vagoane de tren, ceasuri, suspensia vehiculului, clip de păr, clanță și broască de ușă, arcuri pentru dulapuri, extensor si flexor fitness, șaua bicicletei sau motocicletei
-
Lansarea unei săgeți cu arcul sau arbaleta pentru vânătoare.
-
Când sari legat de coarda elastică (bungee jumping) forța elastică este cea care îți învinge greutatea.
-
Când sari pe trambulină, forța elastică este cea care te împinge în sus.
Legea deformării elastice:
Legea deformării elastice ne arată că forța deformatoare (F) este egală în modul cu forța elastică (Fe), fiind direct proporțională cu deformarea resortului (Δl).
Constanta elastică a unui resort (k) este egală cu raportul dintre forța elastică (Fe) și deformarea resortului (Δl). Fiecare resort are o anumită constantă elastică (k), care se determină experimental.
