Llibre digital de Ciències – Escorial Vic
Recursos per a l'aprenentatge de les ciències a secundària.
A classe mirarem aquest vídeo. Observa’l amb atenció:
Ara respon a les següents preguntes a la teva llibreta:
1- Què diu la llei de la gravetat?
2- Què passa quan més gran és la massa dels cossos?
3- Per què els cossos són 6 vegades més lleugers a la lluna?
4- Per què flotem a l’espai?
Aquí tens un vídeo sobre Isaac Newton i un dels seus grans descobriments: la força de la gravetat. Ens el mirarem a classe. Preneu-ne apunts a la vostra llibreta.
La massa és una propietat general de tota la matèria i és també la causa d’una atracció que es produeix entre dos cossos qualssevol: la força gravitatòria.
Tots els cossos amb massa s’atrauen entre si, però només notem aquesta força d’atracció si, almenys, la massa d’un dels cossos és molt gran. L’atracció també és més gran com més a la vora siguin els cossos.
Sovint parlem de “pes” quan en realitat ens referim a la “massa”. Així, quan parlem d’una persona que pesa 70 kg, el que volem dir realment és que té una massa de 70 kg. La massa d’un cos és constant, es mesuri on es mesuri i és la quantitat de matèria que conté un cos; en canvi, el pes pot variar depenent del planeta on es trobi.
És correcta l’afirmació “El meu pes és de 70 Kg”? Per què?
Quina massa tindràs si viatges a la Lluna?
El pes d’un cos és justament la força gravitatòria que fa el planeta sobre el cos, la força amb què l’atrau, i depèn tant d’aquest com del planeta. La contribució d’un planeta al pes dels objectes situats al seu voltant ve determinada per la gravetat (g).
El pes d’un cos pot escriure’s, doncs, així:
P = m · g
On P = pes del cos (en Newtons), m = massa del cos (en kilograms) i g = gravetat del planeta (en Newtons/ kilogram)
Aquí tens les constants de gravetat dels diversos planetes del sistema solar:
Ara calcula quan peses tu a la Terra i a la Lluna. Si vols també pots calcular el teu pes en algun altre planeta.
Finlament repassa el què has après en aquest enllaç de l’edu365.cat. Pots fer l’avalua’t i el practica. Si cliques els dibuixets trobaràs un petit vídeo explicatiu.
Fes els següents exercicis sobre el pes i la massa:
1- Quin pes i quina massa tindrà un astronauta de 80 Kg a la Terra, a la Lluna i a Mart?
2- Completa el quadre següent, que relaciona el pes i la massa a la Terra, a la teva llibreta:
T’has preguntat mai com pot surar un vaixell de càrrega com el de la fotografia?
I com s’ho fan els peixos per aguantar elevades pressions hidrostàtiques i pujar i baixar en profunditat?
I per què a l’aigua sembla que pesem menys?
La resposta a totes aquestes preguntes està al títol d’aquesta entrada. Pots buscar-ne més informació? En parlem a classe.
Llegeix les frases següents:
“Cal tenir molta força per aixecar això”
“En Pere té més força que jo”
Fixa’t que les dues frases tenen en comú que apareix el concepte de força. És un concepte molt important en la física que permet explicar i comprendre millor molts dels fenòmens observats en la natura. Ara,… definir què és força (i entendre-ho!) ja és més complicat.
Tot i que la paraula força forma part del llenguatge quotidià, costa fer-ne una definició. Entre tots provarem de fer-la.
Pas 1: Fes un llistat d’exemples de la vida quotidiana en què hi actuï una força.
Pas 2: Dels exemples que has pensat, ara digues qui ha d’aplicar la força, és a dir, la causa externa que la provoca.
Pas 3: Ara fes un llistat d’accions (verbs) que impliquin exercir una força damunt d’un cos.
Després de fer aquesta parada i pensar una miqueta, hauràs pogut observar que la força no es pot veure, però sí que podem observar-ne els efectes que produeix. Per exemple: Deformar cossos, trencar-los, augmentar o disminuïr la velocitat, canviar la direcció de moviment.
Pas 4: Pensa ara una força de la vida quotidiana que provoqui cadascun d’aquests efectes i apunta-ho a la teva llibreta.
Després de tot això, podries fer una definició de força? Prova-la d’escriure-la a la teva llibreta i ho comentem a classe.
A l’entrada anterior hem arribat a la conclusió que una força és una acció o influència capaç de modificar l’estat de moviment o repòs d’un cos o deformar-lo.
La força, per tant, sempre és una acció que exerceix un cos sobre un altre. Però els cossos es poden tocar (seran les forces de contacte) o bé mantenir-se’n separat (forces a distància). Aquesta és una manera de classificar les forces.
Ara farem les experiències següents a classe:
A) Trenca trossets petits de paper. A part agafa un regle i frega’l amb la teva camiseta. Ara acosta el regle als trossets de paper. Què succeeix?
B) Arrosega una cadira. Després aixeca-la. Finalment posa’t de peu a sobre. Qui fa la força en cada cas?
C) Frega un globus amb la teva camiseta. Acosta-te’l als cabells. Què succeeix?
En cadascun dels casos anteriors, podries dir si la força és de contacte o a distància?
Busca un exemple més de cada tipus de força.
La força és una magnitud, això significa que pot ser mesurada, igual que la temperatura, la longitud, la velocitat, el temps, la massa,…
Fes una petita cerca per internet i busca quina és la unitat de força del sistema internacional i quin és el seu símbol.
Com deus haver observat, el símbol s’escriu en majúscules. Per què creus que és així?
Ara només ens cal saber amb quin aparell es mesuren les forces. Aquí en tens unes imatges.
Busca com s’anomena aquest aparell.
Continuament fem forces o n’experimentem els efectes, i, per tant, hauràs pogut comporvar que no totes les forces són iguals, sinó que unes són més intenses que unes altres.
Per això hem estudiat la manera de mesurar-les en les entrades anteriors, és a dir, assignant-els-hi un valor numèric que s’anomena intensitat de la força.
Però conèixer la intesitat d’una força no és suficient per considerar-la totalment difinida. Provem-ho:
Cadascú de vosaltres que faci una força sobre la seva cadira……
Efectivament algú l’haurà arrossegat, altres s’hi hauran posat dempeus, altres l’aixecaran, etc.
Malgrat que tot són forces sobre la cadira, comprovem que la força no depèn solament de la seva intensitat, sinó també dels aspectes següents:
El punt d’aplicació, és a dir, el punt on s’aplica l aforça, o també, l’origen de la força.
La direcció en què s’excerceix; per exemple, direcció vertical, paral.lel al terra, etc.
El sentit en què actua, ja que en una mateixa direcció hi ha dos sentits oposats; per exemple, en una direcció horitzontal hi ha dos sentits possibles que són dreta i esquerra.
La intensitat, el punt d’aplicació, la direcció i el sentit són les quatre caracterísitques que defineixen una força; les anomenem elements d’una força.
Com hem comprovat en entrades anteriors, la força és una magnitud, però de magnituds n’hi ha de dos tipus, les escalars i les vectorials.
Escalars: es representen per números, com el temps, la temperatura, la massa, l’energia, etc.
Vectorials: es representen per vectors o fletxes, com la velocitat, l’acceleració, la força, etc. Aquestes magnituds es caracteritzen pel seu mòdul, direcció, sentit i, de vegades, el punt d’aplicació.
Per tant la força és una magnitud vectorial i necessitem un vector o fletxa per representar-la gràficament.
Ara pensa:
Com pots representar cadascun dels elements d’una força amb una sola fletxa?
Aquesta il.lustració potser t’ajudarà:
Ara que ja saps que els vectors representen la intensitat o mòdul, el punt d’aplicació, la direcció i el sentit d’una força, fes l’exercici que et posaran a la pissarra. Consisteix en trobar vectors que siguin de la mateixa intensitat, del mateix sentit i de la mateixa direcció. Bona feina!
A un cos li podem aplicar dues o més forces a la vegada. Però aquestes forces poden tenir igual o diferent intensitat, igual o diferent sentit, igual o diferent direcció i igual o diferent punt d’aplicació.
Mira’t les imatges següents i dedueix què passa en cada cas i com és la intensitat, el sentit, la direcció i el punt d’aplicació en cada dibuix.
Apunta-ho a la teva llibreta i ho comentem a classe.
Pren apunts del què expliqui la professora després.
Observa atentament aquesta pàgina web extreta de l’edu365.cat. Si cliques als dibuixets hi ha una petita explicació.
Com has pogut observar, hi ha molts tipus de forces. N’hi ha però quatre, que són fonamentals. Observa la següent il.lustració:
Aquesta imatge dóna moltes pistes sobre les quatre tipus de forces fonamentals de l’univers. Fes una petita cerca per internet per saber bé quines són i una mica en què consisteixen i com actuen. Anota-ho a la teva llibreta i ho comentem a classe.
Ara practicarem la determinació gràfica i numèrica de la força resultant.
a) De la mateixa direcció i sentit.
b) Perpendiculars
c) De la mateixa direcció i sentits contraris.
En els tres casos dibuixa’n la resultant (determinació gràfica) i calcula’n la intensitat (determinació numèrica).
Finalment pots fer els exercicis que t’indiqui la professora del dossier següent (extret de l’INS Vinyet), a la teva llibreta:
Imagina’t aquesta situació:
Les forces que s’exerceixen són oposades, és a dir, tenen la mateixa línia d’acció i sentit contrari.
Què succeïria si tots tiben amb la mateixa intensitat?
Efectivament, la força resultant serà nul.la i per tant, la corda no es mourà cap a la dreta ni cap a l’esquerra.
Quan passa això diem que les forces s’equilibren o bé que la corda està en equilibri.
Un cos està en equilibri quan sobre ell no actua cap força o bé quan totes les forces que hi actuen es contraresten de manera que s’anul.len els seus efectes. També podem dir que un cos està en equilibri quan la força resultant de la suma vectorial és zero.
Com ja sabem, un dels efectes de les forces és modificar la velocitat dels cossos o canviar-ne la direcció. Per tant, quan un cos està en equilibri, la seva velocitat no varia.
Tot cos en equilibri:
a) Es manté en repòs (es diu que està en equilibri estàtic)
b) Es mou amb velocitat constant (moviment rectilini uniforme). Això ho veurem al següent tema de física.
Pensa i anota a la teva llibreta situacions d’equilibri de forces. Després ho comentarem a classe.
Aquí tens els apunts de tot el que hem après fins ara. Amb ells pots completar els teus propis apunts. També els pots imprimir, si vols.
Fes el següent autoqüestionari per repassar el què has après.
Finalment et pots mirar aquest vídeo que et fa un repàs de tot el què hem explicat fins ara.