volver ao índice de fichas

aplicacións da dinámica

Forza da gravidade

Na terceira lei de Newton diciamos que as forzas son producidas polas interaccións entre os corpos e unha das interaccións fundamentais da natureza é a interacción gravitatoria. É causada pola interacción entre as masas dos corpos. A forza é de atracción e depende das masas e do cadrado da distancia de separación entre os corpos. Foi Newton quen deduciu matematicamente a relación coñecida coma lei de gravidade,

F = GMm/r²

Se combinamos esta lei coa segunda lei de Newton aplicada á interacción do corpo coa Terra resulta a ecuación ma = GMm/r², e simplificando por m, a = GM/r²; vemos que a aceleración depende só da distancia do corpo ao centro e da masa da Terra. A esta aceleración chamámola gravidade (g) e definimos o peso dun corpo como a forza coa que a Terra o atrae, P = mg

Forzas nos fluídos

Despois de aplicar os principios da Dinámica ao comportamento dos fluídos podemos afirmar que é un problema complexo porque o punto de aplicación da forza non pode ser reducida a un punto como no caso dos sólidos, e debemos utilizar unha magnitude nova para analizar o comportamento físico, a presión, que se define como o cociente entre a forza e a superfice sobre a que actúa dita forza, P= F/S [N/m²], sen embargo, constatamos (experimentalmente) que a presión nun punto interior dun líquido dependerá directamente da profundidade e da natureza do líquido. Concretamente, podemos formular o principio fundamental da estática de fluídos así:

• A diferencia de presión entre dous puntos interiores dun líquido só depende da diferencia de profundidade entre eles, da densidade do líquido e da intensidade da gravidade, pero non depende da forma do recipiente. En consecuencia, todos os puntos dun líquido que se atopan á mesma profundidade teñen a mesma presión; pero se non é así, a diferencia de presións será

P₂-P₁ = d·g·(h₂-h₁)

Cando non presionamos (facemos unha forza sobre a superficie dun líquido contido nun recipiente) desde fóra, a diferencia de presión entre dous puntos interiores dun líquido será a que dixemos antes, pero... ¿que acontece se presionamos o líquido?. Como os líquidos son practicamente incompresibles a diferencia de altura entre entre os puntos será a mesma, a densidade do líquido tamén e a gravidade igual, polo tanto nada debe cambiar na ecuación anterior, e por eso se aumentamos a presión no 1 debe aumentar na mesma cantidade no 2, pero a súa diferencia será a mesma. Este feito coñécese como principio de Pascal, e di:

• Calquera cambio de presión nun punto dun líquido en equilibrio transmítese na mesma cantidade a todos e cada un dos puntos do líquido

ΔP₁ = ΔP₂

Para estudiar a forza que fan os fluídos sobre os corpos mergullados neles utilizaremos os conceptos estudiados anteriormente. Segundo vimos antes o fluído fará a mesma forza de empuxe sobre calquera contorno superficial que teña a mesma forma porque a presión só depende da profundidade. É dicir, calquera obxecto cuxa superficie de contacto co líquido sexa da mesma forma e valor, experimentará a mesma forza de empuxe. Isto podemos empregalo para medir esa forza aplicándoo ao fluído mesmo. O cal coñécese como Principio de Arquímedes:

• O empuxe (ou forza de empuxe) que experimenta un sólido mergullado nun fluído é igual ao peso do fluído que desaloxa o corpo mergullado,de dirección vertical e sentido cara arriba

E_mp = V_(mergullado)·d_(flud)·g

Os gases, a atmosfera

O aire, e os gases en xeral, son fluidos e polo tanto exercen forzas sobre os corpos que estan en contacto con eles, logo o concepto de presión tamén serve para explicar o seu comportamento. Sen embargo debemos facer algunhas puntualizacións:

• é certo que a presión do aire diminúe coa altura desde o chan, pero esa variación NON é igual ca dun líquido (ΔP=d·g·Δh) por mor de que a densidade do aire non é constante (diminue coa altura) mentras que nos líquidos si
• como a densidade dos gases é moi pequena (tamén a do aire) a variación de presión coa altura só se pode apreciar para desniveis grandes (a 5500 / m de altura a presión é a metade que no nivel do mar) e en consecuencia podemos considerar que a presión é constante en calquera punto da superficie que estea en contacto con el (para obxectos e seres vivos habituais)
• pola mesma razón anterior, cando haxa un gas pechado nun recipiente de tamaño habitual, podemos despreciar a diferencia de presión entre dous puntos calquera do interior e considerar que é a mesma en todo o recipiente -falaremos entón, da ''presión do gas'' no recipiente-

Anterior: DINÀMICA ; Seguinte: ENERXÍA