Legile fizice ale miscarii. Unitati de masura.

Legile fizice ale miscarii. Unitati de masura.

Legile fizice care stau la baza staticii si cinematicii sunt legile miscarii, care au rezultat din analiza relatiei dintre forta si miscare. Legile fizice ale miscarii au fost enuntate de fizicianul englez Newton.

Legea inertiei - prima lege a miscarii.

Orice corp isi mentine, pe baza propriei mase, starea de repaus sau de miscare rectilinie uniforma, atata timp cat asupra sa nu actioneaza o forta care sa-i modifice aceasta stare. Aceasta tendinta a corpului se numeste inertie.

Datorita interventiei inertiei un corp aflat in repaus tinde sa ramana in repaus inertia de repaus. Un corp aflat in miscare tinde sa se deplaseze in continuare inertia de miscare castigata.

Se considera ca o forta poate sa opreasca, sa initieze sau sa schimbe o anumita miscare.

In conditiile gravitationale, asupra corpului se exercita continuu forte fara a se produce miscare; miscarea apare numai in momentul in care se produce o dezechilibrare intre acestea.

Fortele sunt marimi vectoriale caracterizate prin marime, directie, sens, punct de aplicare. Modificarile oricareia dintre aceste caracteristici vor influenta efectele fortei.

Atunci cand o forta actioneaza asupra unui corp, va determina o miscare a acestuia in aceeasi directie cu directia de actiune a fortei.

Daca asupra unui corp actioneaza mai multe forte, conform "regulei paralelogramului", acestea se sumeaza si dau o forta rezultanta (FR).

De exemplu, atunci cand doua forte actioneaza in acelasi timp, dar din doua unghiuri diferite, corpul se va misca pe o directie care va fi diagonala paralelogramului, trasata din punctual de aplicare al fortelor. (fig.2.)

Figura 2. Paralelogramul fortelor

In mecanica miscarii se pot intalni urmatoarele situatii:

Daca asupra unui corp actioneaza o singura forta, miscarea se va produce in sensul fortei; de exemplu, un grup muscular poate produce miscare in sensul contractiei suficient de puternice (fig.3.).

Figura 3.

Daca asupra unui corp actioneaza, pe aceeasi directie, doua forte in acelasi sens, intr-un punct comun, acestea vor fi echivalente cu o forta unica egala cu suma marimilor fortelor individuale (fig.4.)

F3

F2

F1

Figura 4.

Daca asupra unui corp actioneaza doua forte diferite, pe aceeasi directie, dar in sensuri diferite, se va produce miscare in sensul fortei mai puternice (fig.5.)

Figura 5.

Daca asupra unui corp actioneaza doua forte egale, pe aceeasi directie, dar in sensuri opuse, va rezulta o stare de echilibru (fig.6.)

Figura 6.

Greutatea este masura atractiei gravitationale pe care o exercita pamantul, prin campul sau gravitational, asupra unui corp.

Greutatea (G) unui corp depinde de doi factori: masa corpului si acceleratia gravitationala care actioneaza asupra acestuia.

G = mxg in care m = masa corpului iar g = acceleratia gravitationala = 9,81 m/s².

Gravitatia reprezinta o forta prin care toate corpurile sunt atrase de pamant legea gravitatiei lui Newton. Valoarea acestei forte se calculeaza dupa formula:

F = m₁ x m_{2 /} r²

In natura, toate corpurile se atrag unele pe altele cu o forta, direct proportionala cu produsul maselor acestora si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele (r²).

Momentul inertiei reprezinta o masura a rezistentei pe care o ofera un segment al corpului la o schimbare in miscarea sa fata de o axa (o masura a distributiei masei segmentului fata de o axa a miscarii).

Reamintim cele 3 axe principale, perpendiculare una pe cealalta, in jurul carora se poate misca un segment al corpului: latero-lateral, antero-posterior, longitudinal. Momentul inertiei scade pe masura ce masa corpului este mai apropiata de axa de miscare.

Linia de gravitatie este verticala care, trecand prin centrul de gravitatie al corpului, se proiecteaza in interiorul bazei de sustinere.

In ortostatism, linia gravitatiei trece: putin inapoia varfului suturii coronale - prin dintele axisului - prin corpurile vertebrelor cervicale - vertebra C₇ - anterior fata de vertebrele toracale - intersecteaza curbura lombara la nivelul L₂ - corpurile ultimelor vertebre lombare - vertebra S₂ - putin posterior fata de centrul articulatiei genunchiului - inaintea articulatiei talocrurale - mijlocul bazei de sustinere.

Baza de sustinere este aria care suporta greutatea unui corp sau a unui obiect.

La om, in ortostatism, baza de sustinere are aproximativ forma unui trapez delimitat anterior de varful picioarelor, lateral de marginea externa a acestora si posterior de linia calcaielor.

Unghiul de stabilitate este format de linia centrului de gravitatie (proiectia CG al corpului pe baza de sustinere) cu dreapta care uneste centrul de greutate cu marginea bazei de sustinere (fig.7.)

Figura 7.

Exista trei tipuri de echilibru: stabil, instabil si indiferent.

Fortele de frecare. Un corp aflat in miscare este influentat de alte corpuri cu care vine in contact, acestea avand tendinta de a frana miscarea din cauza fortei de frecare dintre corpuri. Din cauza frecarii, miscarea corpului devine uniform incetinita pana la oprirea acestuia. Pentru a-l mentine in miscare trebuie sa intervina o forta exterioara continua mai mare decat forta de frecare.

Intre aceste doua forte se stabileste un raport numit coeficient de frictiune.(μ)

Coeficient de frictiune = forta care produce miscarea/forta de frecare.

Legea acceleratiei - a doua lege a miscarii.

Cand o forta actioneaza asupra unui corp, pe directia si in sensul miscarii acestuia, apare acceleratia.

Forta aplicata corpului in miscare este proportionala cu rata schimbarii momentului, conform legii acceleratiei. (momentul (G) reprezinta cantitatea de miscare a unui corp la un moment dat G = m x v; in care m = masa si v = velocitatea).

F = ∆G/∆t = mx∆v/∆t = m x a

Din exprimarea algebrica a legii acceleratiei F = m x a, se poate deduce acceleratia:

a = F/m.

producand o deplasare, forta efectueaza un lucru mecanic. Daca pe directia de miscare se aplica o forta egala si de sens contrar cu forta care a produs miscarea, corpul se opreste se produce deceleratia.

Legea actiunii si reactiunii - a treia lege a miscarii

La interactiunea a doua corpuri, forta care actioneaza asupra unui corp - actiunea - este egala si de sens contrar cu forta care actioneaza asupra celuilalt corp - reactiunea.

Aceasta lege este o consecinta a legii inertiei si a fortei. Pentru aceasta lege se considera interactiunea dintre corpuri care nu sunt supuse nici unei alte actiuni exterioare. Interactiunea celor doua corpuri poate fi comuna un corp se sprijina pe altul in camp gravitational sau mai putin comuna corpurile sunt supuse numai actiunii fortelor de gravitatie.

Intrebari:

Legea inertiei

Care sunt caracteristicile fortelor

Ce este si cum actioneaza gravitatia

Precizati unde este situat centrul de gravitatie al corpului

Linia de gravitatie

Baza de sustinere si unghiul de stabilitate

Legea acceleratiei

Legea actiunii si reactiunii