Conceptes Fonamentals de Física: Força, Energia, Pressió i Calor
1. La Força i els seus Efectes
L'acció d'una força sobre un objecte provoca:
- Passar de l'estat de repòs al de moviment.
- Canviar-ne la velocitat.
- Canviar la direcció del moviment.
- Canviar la forma (deformar-lo).
Tipus de Forces
Forces de contacte, de gravetat, electrostàtiques, magnètiques i electromagnètiques.
La força de la gravetat es mesura amb *Newtons* (N). Com més gran és la massa d'un cos, més gran és el pes. 10 N = 1 kg.
Materials: Plàstics i Elàstics
- Material Plàstic: Material en què la deformació que li provoca una força es manté quan deixa d'actuar-hi.
- Material Elàstic: És el que recupera la forma original quan la força que el deforma deixa d'actuar.
Instruments de Mesura de Forces
Instruments per mesurar forces: *dinamòmetres*. El pes del cos es mesura amb: *balança de ressort*.
2. La Pressió
És la força que actua sobre la unitat de superfície.
1 Newton (N) per metre quadrat = Pascal (Pa).
Fórmula: Pressió = Força / Superfície.
Principi de Pascal
La pressió es transmet en totes direccions. Si es fa pressió en una part d'un líquid tancat, la pressió es transmet a totes les parts del líquid.
3. Moviment: Velocitat i Acceleració
Velocitat Mitjana = Distància recorreguda / Temps emprat (Exemple: 100 km/h).
Acceleració = Variació de la velocitat / Temps emprat. a = v/t.
La força produeix acceleració. Com més gran és la força, més gran és l'acceleració. Per a una mateixa força, l'acceleració és més petita com més gran és la massa.
F = m · a. 1 N = 1 kg · 1 m/s2.
4. Formes d'Energia
- Energia Cinètica (Ec): Energia que té un cos pel fet d'estar en moviment. Depèn de la velocitat i de la massa. $E_c = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$.
- Energia Potencial: És una energia emmagatzemada.
- Energia Potencial Gravitatòria: En els cossos elevats.
- Energia Potencial Elàstica: En els cossos elàstics deformats.
- Energia Elèctrica: Energia emmagatzemada en un cos amb càrrega elèctrica.
- Energia Química: Energia emmagatzemada en substàncies (aliments, combustibles, piles...).
- Energia Nuclear: Energia emmagatzemada en substàncies radioactives (urani o plutoni).
Treball, Potència i Màquines
Treball (T) = Força x Desplaçament. T = F · d. Treball produït = Energia transferida.
Potència = Energia transferida / Temps.
Com Actuen les Màquines
Una màquina pot actuar de dues maneres:
- Multiplicadora de força: Si la càrrega que venç és més gran que l'esforç.
- Amplificadora de desplaçament: Si el desplaçament és més gran que l'esforç.
5. Temperatura i Energia Tèrmica
Temperatura: Ens indica com de ràpid es mouen les partícules. Com més calent és un cos, més gran és la velocitat a la qual es mouen les partícules.
Energia Tèrmica: És la suma de l'energia cinètica de totes les partícules que formen el cos. Com més alta és la temperatura d'un cos, més gran és aquesta suma.
L'energia tèrmica es mesura en *Joules* (J) o *calories* (cal). 1 cal = 4,2 Joules.
Temperatures de referència: l'escala *Celsius* (graus Celsius).
6. Transferència d'Energia Tèrmica
Conducció
És una forma de transferir l'energia tèrmica com a conseqüència de la transferència d'energia cinètica que té lloc en els xocs entre partícules més ràpides de la part calenta d'un cos i les més lentes de la part freda.
Convecció
Transferir energia d'un lloc a un altre si les partícules es mouen.
Radiació Tèrmica
Com més alta és la temperatura d'un cos, més gran és la intensitat de la radiació tèrmica que emet.
Tipus de Radiació
Radiació visible, radiació ultraviolada, tèrmica o infraroja.