3
Dinàmica
3.1 La unitat de força en el Sistema Internacional Ja s'ha estudiat que el newton (N) és la unitat de força del Sistema Internacional (SI). Ara es podrà definir a partir del principi fonamental de la dinàmica. Un newton és la força que, aplicada a un cos d’1 kg de massa, li comunica una acceleració d’1 m/s2, o sigui, d’un metre per segon cada segon. Si s’apliquen aquests valors a la fórmula fonamental de la dinàmica, F = m a, resulta: 1 N = 1 kg · 1 m/s2
Visualitza el fragment següent del vídeo Misión 1: Las leyes de Newton, de la sèrie Física en la ISS per observar la relació que existeix entre la massa i el pes.
De la fórmula P = m g es dedueix que un cos d’1 kg de massa situat sobre la superfície terrestre, en un lloc de gravetat normal, és atret per la Terra amb una força de 9,8 N, és a dir, pesa 9,8 N.
3.2 Massa i pes La fórmula fonamental de la dinàmica permet establir la relació entre la massa i el pes. Si un cos cau lliurement, actua sobre aquest el seu pes P, és a dir, la força amb què la Terra l’atrau. D’altra banda, sabem que, si la resistència de l’aire és nul·la, tots els cossos cauen amb l’acceleració g de la gravetat. Per tant, l’expressió F = m a es converteix, en aquest cas, en: P = mg Observa que la massa d’un cos és invariable; té el mateix valor en qualsevol lloc. El pes, en canvi, depèn de la gravetat del lloc. La massa d’un cos és invariable sempre que no se li extregui ni se li afegeixi matèria. L’acceleració de la gravetat a la Terra disminueix amb l’altitud, ja que, en trobarse més allunyats del centre del planeta, els cossos són atrets amb menys força. Com que la Terra no és perfectament esfèrica, l’acceleració de la gravetat també varia amb la latitud del lloc. Sabent que el radi de la Terra és més gran a l’equador que als pols, es pot assegurar que la gravetat és menor a l’equador que als pols. S’anomena gravetat normal l’acceleració de la gravetat a 45° de latitud i a nivell del mar; el seu valor és 9,80665 m/s2.
P = mg
Caiguda lliure d’un cos.
52