Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


forces centrals, Apuntes de Química

Asignatura: Mecanica, Profesor: Eugeni Grauges, Carrera: Química, Universidad: UB

Tipo: Apuntes

Antes del 2010

Subido el 30/01/2009

daiana_metal
daiana_metal 🇪🇸

3.9

(14)

6 documentos

1 / 8

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
1
1
TEMA 7: FORCES CENTRALSTEMA 7: FORCES CENTRALS
Introducció
Energia potencial efectiva
Trajectòries
2
El problema de dos cossosEl problema de dos cossos
En aquest tema: assumim sistema de 2 cossos
amb m1>>m2
Triem el SR on m1a l’origen, en repòs
m2en moviment
Exemples físics:
Sistema Sol-Terra, Terra-Lluna ...
Sistema nucli-electró en l’hidrògen
F
r
m1
m2
font
massa per a
gravitació, o càrrega elèctrica
per a l’electrostàtica
pf3
pf4
pf5
pf8

Vista previa parcial del texto

¡Descarga forces centrals y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity!

1

TEMA 7: FORCES CENTRALSTEMA 7: FORCES CENTRALS

 Introducció

 Energia potencial efectiva

 Trajectòries

2

El problema de dos cossosEl problema de dos cossos

 En aquest tema: assumim sistema de 2 cossos

amb m 1 >>m 2

◦ Triem el SR on m 1 a l’origen, en repòs ◦ m 2 en moviment

 Exemples físics:

◦ Sistema Sol-Terra,Terra-Lluna ... ◦ Sistema nucli-electró en l’hidrògen

F

r

m 1

m 2

font ≡≡≡≡ massa per a gravitació, o càrrega elèctrica per a l’electrostàtica

3

Forces centrals entre dos cossosForces centrals entre dos cossos

 Força central: força que compleix

◦ La direcció és radial respecte d’un punt ◦ El mòdul nomes depèn de la distancia al mateix punt

 En un sistema de 2 partícules que interaccionen

amb forces centrals, les forces van dirigides d’una

cap a l’altra

◦ Només considerem la força sobre m 2 , ja que l’altra produeix una acceleració nul—la.

F = F (r) rˆ

r

4

UU perper a forces centralsa forces centrals

 Forces centrals conservatives ⇒ s’hi pot associar U  F no té components transversals ⇒ els punts a igual distància de la font tenen la mateixa U ⇒ U=U(r)  Recordem que, per a forces conservatives:  Càlcul de ∆∆∆∆U: ◦ Triem trajectòria sobre una esfera i després una de radial. ◦ La integral en el primer tram és nul—la, i en el 2n, F || dr, o sigui:

2 1

( 1 ) ( 2 ) ( )

r U r U r r F r dr

dU =− dW

7

Energia potencial efectivaEnergia potencial efectiva

 L’energia cinètica es pot expressar:

 La conservació del mom. angular ens diu:

2 2

2 2 2 2 2

1 2

( )^1 2

1 2

1  

  

 +  

  

= = + =  dt

mr d dt

E mv m v v m dr c r t

r θ

dt

d

L mr

= = constant^ ^ Demostreu-ho

Velocitat radial Velocitat tangencial

dt

dr vr ≡ dt

d vt r r

θ ≡ ω =

Energia potencial efectivaEnergia potencial efectiva

 Podem escriure l’energia total:

◦ Expressió anàloga a l’energia d’un mov 1 -dimensional ◦ Havent definit l’energia potencial efectiva:

8

( ) U ( )r

dt

Ur m dr mr

L dt

E m dr m  + ef   

 + + =  

  

= ^2 2

(^22) 2

1 2 2

1

constants

1/r^2

Central 1/r

( ) U( )r

mr

U r^ L ef ≡^2 +

2 2 Centrífug

9

AnàlisiAnàlisi energètica (forces repulsives)energètica (forces repulsives)

 Els dos termes són sempre positius ⇒ Em > 0 per tot r

 La partícula es mou des de l’infinit fins a un punt de retrocés ◦ Hi ha una distància mínima a l’origen, que depèn d’E, L

 Les trajectòries son hipèrboles

energia

distància

10

AnàlisiAnàlisi energètica (forces atractives)energètica (forces atractives)

 El terme central és negatiu, el centrífug positiu

 U és >0 a distàncies petites i <0 a grans

◦ Apareix un mínim Emin

 Em ≥≥≥≥0: trajectòries obertes:

◦ Em > 0 hipèrboles ◦ Em = 0 paràboles

 Em < 0: trajectòries tancades (o òrbites):

◦ 0 > Em > Emin el—lipse  m 1 sempre en un focus ◦ Em = Emin circumferència

energia distància

Barrera centrífuga

13

ÒrbitesÒrbites

 Per forces atractives, U té un mínim a

que correspon a

◦ Això origina les trajectòries tancades o òrbites

 Em, L i forma de les el—lipses:

◦ L’energia fixa l’eix major de l’el—lipse ◦ La combinació d’energia i moment angular en fixen l’excentricitat (relació entre r 1 i r 2 )

2 2 c r L^ L = − (^) km =k m

 Demostreu-ho

2

2 2 L

U k^ m ef =−

14

Exemple...Exemple...

15

Moviments possiblesMoviments possibles

16

2ª Llei de Kepler2ª Llei de Kepler

 Considerem un moviment orbital en 2D en un camp gravitatori o electrostàtic (forces radials)  Àrea escombrada en un dt (assimilant a un triangle):

 La velocitat areolar:

 2ª Llei de Kepler: l’àrea “recorreguda” per unitat de temps és constant

(^12) 2

dA (^) r d L cte dt dt m

= θ= =

(^1 1 ) dA = 2 rds = 2 rrd θ= 2 r dθ