Exercicis: Equilibri de forces

Completa la frase: «Diem que un cos està en equilibri quan totes les forces que actuen sobre ell s'$\dots$ entre si, de manera que la força neta és $\dots$».

En Jorge empeny una caixa cap a la dreta amb $3\ \text{N}$ i l'Elena l'empeny també cap a la dreta amb $4\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1. a) Calcula la força neta sobre la caixa.
2. b) Cap a on es mourà la caixa?

Dos nens empenyen una taula en sentits contraris: un fa $10\ \text{N}$ cap a la dreta i l'altre, $6\ \text{N}$ cap a l'esquerra, com es mostra a la figura.

1. a) Quant val la força neta sobre la taula?
2. b) Cap a quin costat es mou la taula?

En el joc d'estirar la corda, l'equip de la Inés estira la corda amb $500\ \text{N}$ cap a l'esquerra i l'equip de l'Óscar, amb $500\ \text{N}$ cap a la dreta, com es mostra a la figura.

1. a) Quant val la força neta sobre la corda?
2. b) Qui guanya el joc en aquest moment?

Un llum penja del sostre sense moure's, com es mostra a la figura.

1. a) Anomena les dues forces que actuen sobre ell i indica cap a on apunta cadascuna.
2. b) Està el llum en equilibri? Justifica-ho.

Un llibre està quiet a sobre de la taula, com es mostra a la figura.

Actua cap força sobre ell? Indica les forces presents i explica per què el llibre no es mou.

Completa la frase: «Quan dues forces tenen la mateixa direcció i sentits contraris, la força neta és la $\dots$ dels seus valors i apunta en el sentit de la força $\dots$». Posa després un exemple amb nombres.

Dos nens empenyen un tren de joguina. Si tots dos empenyen en el mateix sentit, un amb $2\ \text{N}$ i l'altre amb $5\ \text{N}$, quant val la força neta? I si el segon nen empeny en sentit contrari amb els seus $5\ \text{N}$?

Sobre una caixa actuen tres forces en la mateixa direcció: $2\ \text{N}$ i $3\ \text{N}$ cap a la dreta, i $5\ \text{N}$ cap a l'esquerra.

1. a) Calcula la força neta sobre la caixa.
2. b) Es mourà la caixa? Justifica-ho.

Dos gossos estiren una joguina de corda: el gran estira cap a l'esquerra amb $45\ \text{N}$ i el petit, cap a la dreta amb $40\ \text{N}$.

1. a) Calcula la força neta sobre la joguina i indica cap a on es mou.
2. b) Quina força extra hauria de fer el gos petit perquè la joguina quedés en equilibri?

Un test amb flors pesa $20\ \text{N}$ i penja quiet d'un ganxo.

1. a) Quina força fa el ganxo sobre el test?
2. b) Si el mateix test pengés de dos ganxos que repartissin el pes a parts iguals, quina força faria cada ganxo?

Un calaix és empès cap a la dreta amb $8\ \text{N}$.

1. a) Quina força caldria afegir perquè el calaix quedés en equilibri?
2. b) I si a més dels $8\ \text{N}$ hi hagués uns altres $2\ \text{N}$ empenyent en el mateix sentit?

En Bruno i la Clàudia empenyen una caixa en el mateix sentit, amb $15\ \text{N}$ i $20\ \text{N}$, mentre que el fregament amb el terra val $30\ \text{N}$ en sentit contrari.

1. a) Calcula la força neta sobre la caixa.
2. b) Es mou la caixa? Justifica-ho.

Un dron es manté quiet a l'aire, sense pujar ni baixar. El seu pes és de $50\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1. a) Quant val la força cap amunt que fan les seves hèlices?
2. b) Per començar a pujar, ha de ser aquesta força més gran, més petita o igual que el pes? Justifica-ho.

Un gronxador penja de dues cadenes iguals. El gronxador pesa $40\ \text{N}$ i l'Adrián, assegut i quiet, pesa $360\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1. a) Quina força total fan les cadenes cap amunt?
2. b) Si l'esforç es reparteix a parts iguals, quina força suporta cada cadena?

Dues persones empenyen un carretó de la compra en el mateix sentit, amb $60\ \text{N}$ i $40\ \text{N}$, i el fregament val $70\ \text{N}$.

1. a) Calcula la força neta sobre el carretó.
2. b) Avança el carretó?
3. c) Quant hauria de valer el fregament perquè el carretó quedés en equilibri?

A la final d'estirar la corda participen tres alumnes per equip. L'equip vermell estira cap a l'esquerra amb forces de $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ i $160\ \text{N}$; l'equip blau, cap a la dreta amb $145\ \text{N}$, $155\ \text{N}$ i $140\ \text{N}$.

1. a) Calcula la força total de cada equip.
2. b) Quant val la força neta i cap a on apunta?
3. c) Quina força addicional necessita l'equip que va perdent per equilibrar la corda?

Empenys un armari cap a la dreta amb $12\ \text{N}$ i no es mou.

1. a) Quant val la força neta sobre l'armari?
2. b) Quant val la força de fregament i cap a on apunta?
3. c) Si empenys amb $30\ \text{N}$ i continua sense moure's, quant val ara el fregament? Explica què té de particular el fregament segons aquests resultats.

Una botiga vol penjar del sostre un llum que pesa $120\ \text{N}$. Disposa de cables que aguanten com a màxim $50\ \text{N}$ cadascun.

1. a) Si pengés el llum d'un sol cable, aguantaria? Justifica-ho.
2. b) I amb dos cables que reparteixen el pes a parts iguals? Justifica-ho amb el càlcul.
3. c) Quants cables cal posar com a mínim?

En una taula d'hoquei d'aire, un disc situat sobre la línia que uneix les dues porteries (als extrems oposats de la taula) rep dues empentes alhora: $6\ \text{N}$ cap a la porteria A i $10\ \text{N}$ cap a la porteria B.

1. a) Calcula la força neta sobre el disc.
2. b) Quina tercera força, en valor i sentit, caldria aplicar perquè el disc quedés en equilibri?
3. c) Si el disc estava quiet i apliquem aquesta tercera força, es mourà?

Llegeix aquesta afirmació: «Si la força neta sobre un cos és zero, és que no actua cap força sobre ell».

1. a) Pensa en una motxilla penjada d'un penjador i explica per què l'afirmació és falsa.
2. b) Escriu l'afirmació corregida.
3. c) Posa un altre exemple quotidià d'un cos en equilibri sobre el qual actuïn almenys dues forces.

Una grua manté penjada i quieta una biga que pesa $800\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1. a) Quina força fa el cable de la grua sobre la biga?
2. b) Per començar a baixar la biga a poc a poc, el cable ha d'estirar amb una força més gran o més petita que el pes? Raona la resposta.
3. c) Si en baixar el cable estira amb $750\ \text{N}$, quant val la força neta sobre la biga i cap a on apunta?

El Raúl i l'Alba empenyen un sofà cap a la dreta amb $60\ \text{N}$ i $50\ \text{N}$, i el fregament amb el terra val $100\ \text{N}$.

1. a) Calcula la força neta sobre el sofà. Es mou?
2. b) Perquè el sofà quedi en equilibri, quina força hauria de fer el seu pare i cap a on?
3. c) Si en lloc d'això el seu pare empeny en el mateix sentit que ells amb $40\ \text{N}$, quant val la força neta?

El tendal d'una parada de mercat pesa $80\ \text{N}$ i penja de dues cordes iguals que reparteixen el pes a parts iguals.

1. a) Quina força suporta cada corda?
2. b) Les cordes aguanten un màxim de $50\ \text{N}$: serveixen per al tendal?
3. c) El venedor afegeix una lona i el conjunt passa a pesar $120\ \text{N}$. Si vol que cada corda continuï suportant el mateix, quantes cordes necessita com a mínim? Justifica-ho amb el càlcul.