Exercicis: Primera llei: la inèrcia

Vas dret a l'autobús, sense agafar-te a res, i de sobte el conductor frena bruscament. Cap a on s'inclina el teu cos, cap endavant o cap endarrere? Explica-ho utilitzant la primera llei de Newton.

Per què és obligatori dur posat el cinturó de seguretat fins i tot als seients del darrere del cotxe? Explica què li passaria al teu cos en una frenada forta si no el duguessis, relacionant-ho amb la inèrcia.

Col·loques una moneda sobre un cartó que tapa la boca d'un vas i estires el cartó d'un cop sec, en horitzontal, com es mostra a la figura.

La moneda cau a dins del vas en lloc de sortir volant amb el cartó. Explica el truc amb la primera llei de Newton.

Completa la frase amb les paraules que falten: «Si la força total que actua sobre un cos és zero, un cos que està en repòs $\dots$ en repòs i un cos que es mou continua movent-se amb moviment $\dots$ i $\dots$ i velocitat $\dots$». Posa després un exemple de cada cas.

Quan un cotxe arrenca de sobte, els passatgers noten com el cap se'ls en va cap enrere, contra el reposacap. Significa això que una força els empeny cap enrere? Explica-ho amb la idea d'inèrcia.

En un partit d'hoquei sobre gel, un jugador colpeja el disc i aquest llisca gairebé sense frenar fins a l'altra punta de la pista. Què diu la primera llei de Newton sobre el moviment del disc mentre ningú no el toca? Per què s'acaba aturant en una pista real?

L'Aitana està asseguda al sofà de casa seva. Està en repòs o en moviment? Respon triant dos sistemes de referència diferents:

1. a) Respecte a les parets de casa seva.
2. b) Respecte al Sol.

Què conclous sobre afirmar, sense més, que «està quieta»?

Per treure la pols d'una catifa es penja i es colpeja amb un batedor: la catifa es mou de cop i la pols surt disparada. Explica el fenomen usant la inèrcia de la pols.

Als espectacles es veu el truc d'estirar unes estovalles d'un cop sec sense que caiguin els plats que hi ha a sobre, com es mostra a la figura.

1. a) Explica per què funciona usant la primera llei de Newton.
2. b) Què creus que passaria si estoressis les estovalles molt a poc a poc? Raona la resposta.

En Marc va en un tren que circula a velocitat constant per una via recta i llança una pilota verticalment cap amunt, com es mostra a la figura.

1. a) Cau la pilota una altra vegada a la seva mà, al davant o al darrere? Justifica-ho.
2. b) Canviaria la resposta si el tren estigués frenant just en aquell moment? Explica-ho.

En un avió en ple vol, per a tu la teva maleta va quieta al compartiment superior; tanmateix, per a algú que et pogués veure des de terra, la maleta es mou a uns $900\ \text{km/h}$.

1. a) Qui té raó?
2. b) Explica què és un sistema de referència i per què el repòs i el moviment sempre es descriuen respecte a un de determinat.

El cap d'un martell s'ha afluixat del mànec. El teu avi l'arregla picant l'extrem inferior del mànec contra el terra unes quantes vegades, amb cops secs.

1. a) Explica, usant la inèrcia, per què el cap s'encaixa en fer-ho així.
2. b) En què s'assembla aquest truc al de sacsejar la catifa per treure-li la pols? Anomena el concepte que hi ha darrere de tots dos.

En un autobús que agafa una rotonda cap a l'esquerra, com es mostra a la figura (vista des de dalt), els passatgers que van drets s'inclinen cap a la dreta.

1. a) Els empeny alguna força cap a la dreta?
2. b) Explica-ho amb la primera llei de Newton, pensant en la direcció que tendeix a seguir cada cos.

Una bola roda pel terra del pati i s'acaba aturant encara que ningú no la toqui. Un amic diu: «Això demostra que la primera llei de Newton no es compleix a la vida real». Té raó? Explica quina força hi intervé i què passaria sobre una superfície perfectament llisa i sense fregament.

Una nau espacial viatja per l'espai profund, lluny de planetes i estrelles, amb els motors apagats.

1. a) Què fa la nau: s'atura, es frena a poc a poc o continua a velocitat constant? Justifica-ho amb la primera llei.
2. b) Cal gastar combustible per mantenir la velocitat? I per canviar-la? Explica la diferència.

En fer girar ràpidament un paraigua mullat, les gotes d'aigua surten disparades en línia recta.

1. a) Explica amb la inèrcia per què les gotes no continuen girant amb el paraigua quan se'n deixen anar.
2. b) Què les retenia enganxades al teixit mentre giraven?

Una ampolla d'aigua plena penja d'un fil i porta un altre fil igual lligat per sota, com es mostra a la figura. Si estires del fil de sota a poc a poc, es trenca el fil de dalt; però si estires d'un cop sec, es trenca el de sota.

1. a) Explica per què, en estirar a poc a poc, es trenca el fil superior (pensa en quines forces aguanta cada fil).
2. b) Explica, amb la inèrcia de l'ampolla, per què en estirar d'un cop sec es trenca el fil inferior.
3. c) Prediu què passaria amb una ampolla gairebé buida i raona quin paper hi juga la seva massa.

La Laia porta un globus d'heli lligat amb un fil curt al cotxe. Sorprenentment, en frenar, el globus s'inclina cap enrere, just al contrari que els passatgers.

1. a) Descriu què els passa als passatgers en frenar i explica-ho amb la inèrcia.
2. b) L'aire de l'interior del cotxe també té inèrcia: raona què li passa a aquest aire en frenar i com això explica que el globus, més lleuger que l'aire, se'n vagi cap enrere.

Un llibre està recolzat sobre el tauler de control llis d'un cotxe (gairebé sense fregament). Descriu i explica amb la primera llei què li passa al llibre en cada situació:

1. a) El cotxe arrenca bruscament.
2. b) El cotxe circula a velocitat constant per una recta.
3. c) El cotxe frena fort.
4. d) En un cotxe real el tauler de control no és tan llis: quin paper juga el fregament entre el llibre i el tauler?

Un patinador baixa pel carrer i la seva taula xoca contra una pedra petita: la taula es queda clavada i ell surt volant cap endavant.

1. a) Explica amb la primera llei per què surt disparat.
2. b) Relaciona aquest accident amb la funció del cinturó de seguretat en un cotxe.
3. c) Si en lloc d'una pedra la taula frenés a poc a poc en entrar a l'herba, sortiria disparat amb tanta violència? Justifica-ho.

Imagina que viatges en un vagó de tren sense finestres, tan ben aïllat que no sents ni notes res de l'exterior, i el tren va a velocitat constant per una via perfectament recta i llisa.

1. a) Podries saber, sense mirar a fora, si el tren està aturat o es mou? Justifica-ho amb la primera llei.
2. b) I si el tren accelerés o frenés? Descriu una prova senzilla que podries fer dins del vagó per notar-ho.

En Bruno porta un vas de plàstic ple d'aigua fins a dalt de tot, recolzat al reposabraços del cotxe.

1. a) Explica amb la inèrcia per què l'aigua es vessa cap enrere quan el cotxe arrenca fort.
2. b) Prediu què passarà en agafar un revolt ràpid cap a la dreta i justifica-ho.
3. c) Es vessaria l'aigua circulant a $120\ \text{km/h}$ per una recta, si el cotxe va suau i sense canvis de velocitat? Explica la diferència.

Un camió cisterna transporta llet amb el dipòsit mig ple. El conductor nota que, en frenar, la càrrega «empeny» el camió cap endavant.

1. a) Explica amb la primera llei què fa la llet dins del dipòsit en frenar.
2. b) Per què és més perillós portar el dipòsit a mitges que completament ple, sense espai perquè la càrrega es mogui?
3. c) Quines precaucions hauria de prendre el conductor? Relaciona-les amb la inèrcia.

Un ciclista que circula a velocitat constant per una recta deixa anar una clau anglesa, deixant-la caure des de la seva mà sense empènyer-la. Menysprea el fregament amb l'aire.

1. a) Vist pel mateix ciclista, cau la clau just a sota del punt on la va deixar anar, per davant o per darrere? Justifica-ho.
2. b) Descriu la trajectòria que veu una persona aturada a la vorera.
3. c) Explica la diferència entre les dues descripcions usant els sistemes de referència i la inèrcia.