2.1 Exemples d’aplicació del principi d’inèrcia Ara es veurà un exemple d’aplicació del principi d’inèrcia en el cas d’un automòbil que circula, amb moviment uniforme, per una carretera horitzontal (figura A). Quan el motor fa girar les rodes, actua sobre el cotxe una força motriu, F, cap endavant, que el posa en moviment i l’accelera. Però quan el cotxe circula, s’oposa al seu moviment una força resistent, FR, a causa del fregament amb l’aire i el terra. Si el vehicle es desplaça amb moviment uniforme, les dues forces tenen la mateixa intensitat (F = FR) i es contraresten mútuament, ja que actuen en sentits contraris. Es pot dir, doncs, que el vehicle manté la seva velocitat per inèrcia.
La força de fregament també s’indica com a Ff.
Visualitza el fragment següent del vídeo Misión 1: Las leyes de Newton, de la sèrie Física en la ISS i observaràs diferents exemples de com actua la 1a llei de Newton.
F
FR
A. Quan un cotxe circula amb moviment rectilini i uniforme, la resultant de les forces que hi actuen és nul·la. Perquè això sigui així, les intensitats de F i FR han de ser iguals. Si F > FR, el cotxe accelera. Si F < FR, el cotxe frena.
Considerem ara el cas d’un ascensor que puja (figura B). Sobre l’ascensor i cap amunt hi actua la força F que ha d’exercir el cable. Cap avall actuen el pes P de l’ascensor i la força resistent FR, a causa del fregament amb l’aire i amb les guies. Mentre l’ascensor puja amb moviment uniforme, la força F que exerceix el cable cap amunt és exactament contrarestada pel pes P i la força resistent de fregament FR.
F F F
F = P + FR Com que la diferència F – (P + FR) = 0, la força resultant és nul·la. Això fa que el moviment de l’ascensor es mantingui per inèrcia (figura B2). En la figura B1 s’indiquen aquestes forces quan l’ascensor arrenca, i en la figura B3, quan frena. El moviment de caiguda dels cossos també s’explica mitjançant la primera llei de Newton. En efecte, quan un cos cau i és negligible la resistència de l’aire, es mou sota l’acció d’una única força, que és el seu pes. Per això, segons el principi d’inèrcia, el seu moviment no serà uniforme. Això és el que passa a la realitat, ja que s’ha vist que els cossos cauen amb moviment uniformement accelerat, si és negligible la resistència de l’aire.
1
P
P
P
FR
FR
FR
2
3
B. Forces que actuen sobre un ascensor quan puja. 1. Quan accelera: F > P + FR. 2. Quan té moviment uniforme: F = P + FR. 3. Quan frena: F < P + FR.
A C T I V I TAT S › 1 Un ascensor de pes P = 2 150 N puja. En un instant determinat, la força de fregament que s’oposa al seu moviment és de FR = 250 N i la força que exerceix el cable cap amunt és de F = 2 200 N. a) L’ascensor accelera o frena? b) Quina força hauria de fer el cable per tal que l’ascensor pugés amb velocitat constant?
49