Alguns dels experiment que tot seguit
s´exposen,
foren presentats per Adolf Cortel al 5è SIMPOSI
SOBRE L´ENSENYAMENT DE LES CIÈNCIES DE LA NATURALESA
de Manresa al febrer de 1999
Sobre un cartró es posa
una moneda de 100 pessetes. El cartró sobresurt damunt de la mà.
Cal donar un cop al cartró i la moneda queda a la ma.
Un ou de fusta es posa
damunt
d´un cartró (es pot subjectar amb plastilina) i aquest
damunt d´un vas. Es dona un cop al cartró i l´ou cau
dins del vas.
Una barra de guix es
posa plantada damunt d´una tira de paper, i aquesta damunt d´una
taula. La tira ha de sobresortir. S´estira de pressa la tira de paper
i el guix romà dret.
Fem màgia amb dos llapis.
Cal disposar de dos llapis de colors ( un de blanc i un de negre) de
la mateixa longitud. S´agafa el negre i es buida amb l´ajut
d´una broca o una barrina. S´hi posa una gota de mercuri i
es tapa amb silicona. Si es fa moure ara el llapis es notarà una
vibració degut al moviment del mercuri. Per fer màgia cal
que una persona posi un llapis embolicat en un mocador de paper dins
d´una
capsa de llumins i l´altre a la butxaca. El mag sabrà quin
llapis hi ha dins de la capsa, en notar les vibracions del
mercuri en fer moure dissimuladament la capsa.
Cal que dues
persones
sostinguin una tovallola o manta de tal manera que aquesta adopti una
forma
còncava i al mateix temps inclinada respecte l´horitzontal.
Un altra persona llença amb força un ou sobre la manta i
aquest no es trenca.
Això es degut a que l´ou ha estat sotmès a una acceleració
petita fins que s´ha aturat, ja que l´espai recorregut
ha sigut gran. Cal pensar que la manta ha canviat la seva curvatura en
rebre l´impacte i això ha suposat un augment de l´espai
recorregut per l´ou. Si l´acceleració es petita també
ho és la força de resistència exercida per la manta;
Per això no es trenca l´ou!.
Es deixa caure
l´ou
sobre una baieta d´espuma (espontex) d´uns 0,5 cm d´espessor.
L´ou ara es trenca. L´acceleració de frenada ha estat
molt gran (s´ha tingut que aturar en 0,5 cm) i per tant, també
ho ha estat la força.
Sobre el plat d´una
bàscula
de cuina es col.loca una tija suport amb una nou i una pinça universal.
De la pinça hi penja una molla amb una massa que oscil.la. Què
indica l´agulla de la balança
en oscil.larr la massa?.
Quan la massa baixa marca un pes més gran que quan puja!
. Això es degut a que en estirar-se
la molla, aquesta fa una força sobre la pinça
universal proporcional a l´allargament (llei de Hooke). També
podem suposar que l´agulla s´ha de moure en moure´s
el centre de masses del sistema.
Es col.loca una massa
sobre
el plat de la bàscula de cuina. Es fa pujar i baixar la balança
(amb acceleració) El pes aparent canvia.
Es deixa caure una massa
sobre
el plat d´una bàscula. S´observa que l´agulla
de la bàscula indica un pes superior al de la massa en repòs.
Això es degut a que l´agulla de la bàscula el que realment
indica és la força exercida per la massa sobre el plat de
la bàscula (Nornal , N). Si apliquem la segona llei de Newton:
Hem de tenir en compte que l´acceleració és
negativa, en disminuir la velocitat la massa que s´estavella
contra el plat fins que es para. Amb la qual cosa N
és més gran que P!
Per
què quan saltem hem de caure flexionant les cames?. Donç,
per a disminuir la nostra acceleració i disminuir d´aquesta
manera el valor de la força de reacció del terra sobre el
nostre cos (normal)
Ens posem dempeus sobre
una
bàscula de bany i aixequem i baixem els braços. Què
indica la bàscula?
Sobre un retroprojector
es posa
un anell de plàstic o paper d´uns 15 cm de diàmetre.
Una bola de vidre es fa rodar per la superfície interna del anell.
A la pantalla es recull l´ombra de la bola donant voltes per la
superfície
de l´anell.
Aquesta experiència demostra que és
necessària l´existència d´una força perquè
un objecte romangui en moviment circular. La força que
proporciona el moviment circular a la bola és "
la força normal"; aquesta força
té una direcció radial i el seu sentit apunta cap al centre
de la circumferència (força centrípeta).
Temps
de reacció d´una persona
Si entre els dits polze i índex tenim col.locat un bitllet nou de 1000 pessetes a 1 cm de distància, sembla lògic pensar que l´agafarem sense problemes si algú el deixa caure lliurement. Si es fa la prova s´observa que mai ningú l´agafa. Cal pensar que el bitllet, malgrat ser de paper cau amb una acceleració igual que la de la gravetat.
Per mesurar el temps de reacció d´una deixarem caure, entre els dits de la persona, una tira de paper amb divisions cada cm com si fos un regle graduat. Quan la persona reaccionarà i tancarà els dits el paper ja haurà baixat una determinada distància. En ser el moviment uniformement accelerat pot calcular-se el temps:
Cotxe
a propulsió (1)
Utilitzeu el llapis rodons com a rodes.Munteu el cotxe com s´indica en el diagrama, col.locant la corda sobre la goma elàstica. Després, subjecteu la punta de la goma elàstica als cargols. Estireu les gomes elàstiques com si fossin un "tirapedres" i poseu la corda sobre el tercer cargol per tal d´aguantar la goma elàstica ben tibada. Amb un llumí, enceneu el tros de corda que estarà penjant per sota. Quan la corda es vagi cremant, les gomes elàstiques obriran la barrera de pas de l´aparell que hem construït, i aquest començarà a bellugar-se en direcció contrària!.
Cotxe
a propulsió (2)
Utillatge:
Retalleu un rectangle de 7.5 x 18 cm i 4 cercles de 7.5 cm de diàmetre en la superfície plana de la safata. Poseu una agulla al centre de cada cercle i acopleu-los tot seguit als costats del rectangle, tal i com s´indica al dibuix. Les agulles seran els eixos de les rodes: Introduïu la palleta dins del globus i tapeu-li la baca amb cinta adhesiva. Infleu el globus i deixeu-lo anar per tal de comprovar que el cotxe es propulsarà per una superfície llisa, pel princic d´acció/reacció!
(Extret de: Newton a l´espai. Tibidabo Edicions
S.A.)
Giny
construït amb una llauna de refresc
Utillatge:
Tombeu la llauna i estireu-la de costat. Llavors amb molt de compte, feu quatre forats iguals i simètrics a la part inferior de la llauna. Abans de treure l´eina punxant de cada forat, feu-hi pressió cap a la dreta de manera que el forat s´inclini en aquesta direcció. Lligueu un bocí de fil de pescar a la llauna i submergiu-la a l´aigua fins que s´ompli. Traieu la llauna de l´aigua estirant el fil de pescar. El flux d´aigua que començarà a sortir de la llauna la farà girar i donar voltes d´acord amb el principi d´acció/reacció!
(Extret de: Newton a l´espai. Tibidabo Edicions S.A.)
La
"bola saltarina"
S´agafa una goma elàstica en forma de semiesfera ( bola saltarina; es pot comprar a IMAGINÀRIUM ) i es deforma aixafant-la contra el terra o una taula. Al cap d´uns segons surt disparada enlaire.
La goma ha exercit una força sobre el terra (acció), i el terra n´exercida un altra sobre la goma, amb la mateixa direcció, el mateix mòdul i sentit contrari (reacció).
Si repetim l´experiment col.locant la semiesfera damunt d´un vas estret, s´observa que la goma surt disparada amb menys força.
Això és degut a que la goma elàstica exerceix la força sobre l´aire del vas. Si tenim en compte la segona llei de Newton
En ser petita la massa d´aire sobre la que s´exerceix
la força, també ho ha de la força (acció).
Si la força d´acció és petita, també
ho serà la de reacció.
Es col.loca un cartró
pla sobre dos llaunes de beguda buides. Sobre el cartró es fa córrer
un cotxe de joguina accionat per corda. S´observa que el cotxe avança
cap endavant i el cartró i les llaunes cap endarrera.
Les rodes motores del cotxe exerceixen sobre el cartró una força
cap endarrera (acció), i el cartró n´exerceix una sobre
el cotxe cap endavant (reacció). El cotxe
es mou, no per la força d´acció, si no per la
de reacció!.
Com
construir un " acceleròmetre senzill "?
S´agafa un imant recte i s´uneix per un pol a una bola de ferro aprofitant la força d´atracció. Si el sistema imant-bola és sotmès a una acceleració de frenada molt gran, com succeeix en el sistema que acciona l´airbag d´un cotxe, la bola cau!.
Això és degut a que la bola i l´imant interaccionen entre ells; l´imant exerceix una força d´atracció sobre la bola (acció) i la bola n´exerceix un altra sobre l´imant (reacció).
Pel simple fet que hi hagi contacte entre l´imant i la bola, l´imant exerceix una força sobre la bola (normal N) i la bola n´exerceix un altra sobre l´imant, (N´). La força N és la responsable que hi hagi contacte entre l´imant i la bola. Si apliquem la segona llei de Newton només al sistema "bola"
Si l´acceleració és negativa,
hi pot haver un valor de a que faci N = 0, instant en el que la
bola
cau!
Com
demostrar experimentalment que els mòduls de les forces d´acció
i reacció són iguals?
Es tracta de deixar caure lliurement 6 imants de neodimi de forma cilíndrica ( es poden comprar a Servei Estació) per un tub gruixut d´alumini o coure. Aquests imants s´utilitzen tots a l´hora formant un imant cilíndric més llarg. L´imant baixa sense acceleració!.
Una explicació senzilla és que un imant i un conductor (no ferromagnètic) en repòs relatiu no interaccionen a simple vista, mentre que si estan en moviment relatiu sí, degut a que s´originen corrents elèctriques en el conductor que fan el seu propi camp magnètic i ja se sap que pols iguals es repelen i pols diferents s´atrauen amb el fet important que aquestes forces augmenten amb la velocitat relativa i s´oposen al moviment relatiu.
Si el conductor és gruixut i l´imant fa un camp magnètic intens aquestes forces són grans. La força que posa en moviment a l´imant, és els pes que és constant. La força de frenada produïda pels corrents induïts, inicialment és nul.la però augmenta amb la velocitat; l´imant accelera fins que les dues forces fins que arriba un moment que les dues forces són iguals i pel fet se ser de sentit contrari donen una resultant nul.la, de manera que a partir d´aquest moment l´acceleració é zero i l´imant es mou amb velocitat constant.
Podem dir, que l´imant mentre baixa exerceix una força magnètica sobre el tub, cap a baix (acció), i que el tub n´exerceix una sobre l´imant, cap a dalt (reacció). En el moment en que l´imant baixa amb velocitat constant la força magnètica és igual al pes.
Es pesen amb un dinamòmetre el tub de coure (3,9 N) i l´imant (1,2 N). Després es pesa el tub mentre l´imant cau a velocitat constant.
