Exercicis: Fenòmens gravitatòris

Se t'esmuny el mòbil de la mà i, per sort, aterra sobre la catifa, com es mostra a la figura.

Quina força l'ha portat fins a terra? Ha calgut que alguna cosa el toqués o l'empenyés cap avall? Explica què significa que la gravetat és una interacció a distància.

Completa la frase amb les paraules que falten: «La $\dots$ d'un cos és la quantitat de matèria que conté i es mesura en $\dots$; el $\dots$ és la força amb què un planeta l'atrau i es mesura en $\dots$».

En quina unitat es mesura la massa en el Sistema Internacional? I el pes? Explica amb un exemple per què no són la mateixa cosa.

En un tub al buit (sense aire) es deixen caure alhora una moneda i una ploma, com es mostra a la figura.

Quina arriba abans al fons del tub? Justifica la teva resposta.

Aguantes dos fulls de paper idèntics, un d'arrugat formant una bola i l'altre estès, i els deixes anar alhora des de la mateixa alçada, com mostra la figura.

Quin arriba abans a terra? Què hi té a veure l'aire en el resultat?

Un astronauta viatja a la Lluna. Sense fer càlculs: la seva massa és més gran, més petita o igual que a la Terra? I el seu pes? Raona les dues respostes.

Anomena dos fenòmens de la teva vida quotidiana que es deguin a la gravetat i explica breument cadascun.

La Terra gira sobre si mateixa a gran velocitat i, tanmateix, no sortim disparats. Explica-ho amb les teves paraules.

Una motxilla té una massa de $6\ \text{kg}$. A la Terra el seu pes és d'uns $60\ \text{N}$ i a la Lluna, d'uns $10\ \text{N}$, com resumeix la figura.

1. a) Quina és la massa de la motxilla a la Lluna?
2. b) Explica per què el pes canvia d'un lloc a un altre i la massa no.

A la Lluna la gravetat és unes $6$ vegades menor que a la Terra. Si amb el mateix impuls saltes $50\ \text{cm}$ a la Terra, quina alçada assoliries aproximadament a la Lluna? Raona la resposta.

A la majoria de les costes hi ha dues marees altes i dues marees baixes cada dia, com esquematitza la figura.

Explica què hi té a veure la Lluna amb les marees i per què canvien al llarg del dia.

Un paracaigudista cau cada cop més ràpid després de saltar de l'avió, però en obrir el paracaigudes la seva caiguda es fa lenta i suau, com mostren les forces de la figura.

Explica el paper del fregament amb l'aire en cada tram del salt.

Júpiter és molt més massiu que la Terra i la seva gravetat a la superfície és unes $2,5$ vegades més gran. Una pesa de gimnàs que pesa $10\ \text{N}$ a la Terra pesaria uns $25\ \text{N}$ a Júpiter.

1. a) Ha canviat la seva massa?
2. b) On et costaria més aixecar-la? Justifica la resposta.

L'Estació Espacial Internacional vola a uns $400\ \text{km}$ d'alçada, on la gravetat terrestre continua sent gairebé tan intensa com a terra. Tanmateix, els astronautes floten dins de la nau. La figura esquematitza l'òrbita de l'estació.

Com és possible? Explica-ho pensant en com es mou l'estació al voltant de la Terra.

A la Lluna no hi ha aire. Si un astronauta deixa anar al mateix temps un martell i una ploma des de la mateixa alçada, què observarà? Passaria el mateix a la Terra? Explica la diferència.

Una balança de bany marca $70\ \text{kg}$ quan s'hi puja una persona a la Terra.

1. a) Què mesura en realitat una balança quan la trepitgem?
2. b) Si la mateixa persona es pesés amb aquesta balança a la Lluna, marcaria el mateix? Justifica-ho pensant en què li fa la gravetat a la persona.

Disfresses d'un tub transparent amb una moneda i un tap de suro a dins, connectat a una bomba que n'extreu l'aire. Prediu què veuràs en invertir el tub en tres situacions i explica cada predicció:

1. a) Amb el tub ple d'aire.
2. b) Amb la meitat de l'aire extret.
3. c) Amb buit gairebé total.

La gravetat a la superfície de Mart és d'uns $3,7\ \text{m/s}^2$, enfront dels $9,8\ \text{m/s}^2$ de la Terra. Un rover té una massa de $200\ \text{kg}$.

1. a) On pesa més el rover, a la Terra o a Mart?
2. b) On seria més fàcil aixecar-lo amb una grua?
3. c) Si es deixa anar una pedra des de la mateixa alçada en tots dos planetes (sense tenir en compte el fregament amb l'atmosfera), en quin cau més de pressa? Justifica cada resposta.

Les marees més intenses, anomenades marees vives, es produeixen quan el Sol, la Lluna i la Terra estan alineats, com mostra la figura.

1. a) Explica per què la Lluna origina marees als oceans.
2. b) Raona per què en alinear-se també el Sol les marees són més fortes.
3. c) Prediu com seran les marees quan el Sol i la Lluna formin un angle recte amb la Terra.

Deixes anar alhora, des de la mateixa alçada, una bola d'acer i una bola de porexpan de la mateixa mida, com mostra la figura.

1. a) En condicions normals, amb aire, quin arriba abans a terra?
2. b) I si repetissis l'experiment al buit?
3. c) Explica quin paper juguen la massa i el fregament de l'aire en cada cas.

La gravetat de la Terra atrau la Lluna amb força, com esquematitza la figura.

Aleshores, per què la Lluna no cau directament sobre nostre? Explica què significa que la Lluna està en òrbita, relacionant el seu moviment amb l'atracció gravitatòria de la Terra.

Imagina un planeta amb la mateixa massa que la Terra però molt més petit i dens, de manera que la seva superfície està força més a prop del seu centre, com compara la figura.

1. a) Pesaries més o menys a la seva superfície que a la Terra?
2. b) Raona la teva resposta tenint en compte que l'atracció gravitatòria depèn de la massa del planeta i de la distància al seu centre.

Descriu un viatge espacial complet des del punt de vista del pes que sent l'astronauta:

1. a) Durant l'enlairament, amb el coet accelerant cap amunt.
2. b) En òrbita al voltant de la Terra.
3. c) Passejant per la superfície de la Lluna.

Justifica cada sensació relacionant-la amb la gravetat o amb el moviment de la nau.

Un pescador de Cadis consulta cada dia la taula de marees abans de sortir a feinejar.

1. a) Per què les marees no tenen lloc sempre a la mateixa hora, sinó que s'endarrereixen una estona cada dia?
2. b) Per què en lluna plena i en lluna nova les marees són més pronunciades? Raona ambdues respostes.