Exercicis: Tercera llei: acció i reacció

En caminar, el teu peu empeny el terra cap enrere i, tanmateix, tu avances cap endavant. Identifica la força d'acció i la de reacció: explica qui exerceix cadascuna i sobre quin cos actua.

Una nedadora avança perquè els seus braços empenyen l'aigua cap enrere. Explica, amb la tercera llei de Newton, per què empènyer l'aigua cap enrere la fa avançar cap endavant.

Infles un globus i el deixes anar sense lligar: surt disparat mentre es desinfla. Quina força l'impulsa? Identifica l'acció i la reacció en aquest cas, indicant sobre quin cos actua cadascuna.

Completa la frase de la tercera llei de Newton: «Si un cos A exerceix una força sobre un cos B, llavors B exerceix sobre A una altra força amb el mateix $\dots$, la mateixa $\dots$ i sentit $\dots$». Posa després un exemple de la vida quotidiana.

Perquè una barca de rems avanci, el remer empeny l'aigua cap enrere amb les pales dels rems. Explica quina força fa l'aigua sobre els rems i per què la barca es mou cap endavant.

Per saltar cap amunt flexiones les cames i empenys el terra cap avall. Explica amb la tercera llei per què surts disparat cap amunt. Qui t'empeny en realitat?

Si colpeges una paret amb el puny et fas mal, encara que la paret no s'hagi mogut. Explica, amb la tercera llei de Newton, d'on surt la força que et fa mal.

Un coet puja perquè expulsa gasos a gran velocitat cap avall, com es mostra a la figura.

Identifica el parell acció-reacció i explica per què el coet accelera cap amunt.

Un alumne afirma: «Si a tota acció li correspon una reacció igual i de sentit contrari, les dues forces s'anul·len i res no es podria moure mai». Explica on és el seu error, raonant sobre quin cos actua cada força. Pensa en el cas d'una persona caminant.

Dues patinadores sobre gel, aturades i cara a cara, s'empenyen amb les mans, com es mostra a la figura. Totes dues surten lliscant en sentits contraris.

1. a) Identifica l'acció i la reacció.
2. b) Si una té una massa de $40\ \text{kg}$ i l'altra de $80\ \text{kg}$, quina es mou més ràpid? Raona la resposta combinant la tercera i la segona llei.

En disparar, un canó empeny la bala cap endavant i ell mateix retrocedeix cap enrere, com es mostra a la figura.

1. a) Explica el retrocés amb la tercera llei de Newton.
2. b) Si la força sobre la bala i sobre el canó és la mateixa, per què el canó retrocedeix molt més a poc a poc del que surt la bala? Pensa en les seves masses.

Caminar sobre gel polit és gairebé impossible: els peus rellisquen cap enrere en intentar avançar. Relaciona el problema amb la força de reacció del terra que usem per caminar i explica per què amb sabates de sola rugosa sobre una vorera eixuta sí que podem caminar amb normalitat.

Un helicòpter es manté en l'aire perquè les seves aspes empenyen l'aire cap avall. Explica el parell acció-reacció i per què a l'helicòpter no li cal «recolzar-se» a terra per pujar.

El calamar es propulsa expulsant un raig d'aigua per un sifó. Explica com fa servir la tercera llei de Newton per escapar dels seus depredadors i anomena un altre animal, o un mitjà de transport, que es mogui pel mateix principi.

Un nen salta des de la proa d'una barqueta cap al moll, com es mostra a la figura. En saltar, la barca s'allunya cap enrere i el nen gairebé cau a l'aigua.

1. a) Explica per què es mou la barca.
2. b) Prediu què passaria si saltés des d'un gran ferri en lloc de des d'una barqueta. Raona la resposta pensant en les masses.

En colpejar una pilota amb la raqueta, el tennista nota un cop sec al braç.

1. a) Identifica l'acció i la reacció del xoc entre la raqueta i la pilota.
2. b) Explica per què la pilota, molt més lleugera, surt disparada mentre que el braç amb prou feines es frena.

En una faula, un cavall es nega a tirar del carro argumentant: «Si jo tiro del carro cap endavant amb una força, la tercera llei diu que el carro tira de mi cap enrere amb una altra d'igual; així que mai no ens podrem moure». Explica amb calma al cavall on s'equivoca, indicant sobre quin cos actua cada força i quines altres forces (les de terra sobre les seves peülles) fan possible el moviment.

Quan saltes, empenys la Terra cap avall amb una força de $600\ \text{N}$ i la Terra t'empeny a tu cap amunt amb uns altres $600\ \text{N}$, com es mostra a la figura.

1. a) Calcula la teva acceleració inicial si la teva massa és de $60\ \text{kg}$ (fes el càlcul simplificat, sense restar el pes).
2. b) La massa de la Terra és d'uns $6\cdot10^{24}\ \text{kg}$: calcula l'acceleració que tu li produeixes a la Terra.
3. c) Explica per què ningú nota que la Terra es mogui quan saltem.

Un nen està dins d'un vagó de tren i empeny la paret del fons amb totes les seves forces: el vagó no es mou. Surt fora, a l'andana, empeny la mateixa paret des d'allà i el vagó comença a rodar, a poc a poc.

1. a) Explica amb la tercera llei per què des de dins no aconsegueix moure'l: pensa en quines forces s'exerceixen entre el nen i el vagó (també als seus peus).
2. b) Per què des de fora sí que el mou? Quin cos rep ara la reacció?
3. c) Relaciona-ho amb la impossibilitat «d'aixecar-se a un mateix estirant-se dels cabells».

En un rai a la deriva, sense corrent ni vent, un nàufrag munta un ventilador a piles que bufa contra la vela del vaixell per intentar avançar, com es mostra a la figura.

1. a) Avançarà el rai? Analitza les forces entre el ventilador, l'aire i la vela amb la tercera llei.
2. b) I si tragués la vela i apuntés el ventilador cap enrere, bufant l'aire fora del vaixell? Compara els dos casos.

Una granota de $100\ \text{g}$ salta horitzontalment des d'una fulla de nimfea de $200\ \text{g}$ que flota quieta a l'aigua, com es mostra a la figura.

1. a) Si la granota empeny la fulla amb una força de $2\ \text{N}$, amb quina força empeny la fulla a la granota? Justifica-ho amb la tercera llei.
2. b) Passa les masses a $\text{kg}$ i calcula l'acceleració inicial de la granota i la de la fulla.
3. c) Explica per què la fulla retrocedeix menys del que salta la granota.

Identifica, en cada escena, la força d'acció, la de reacció i el cos sobre el qual actua cadascuna:

1. a) Un jugador de bàsquet bota la pilota contra el terra.
2. b) Una banyista s'impulsa contra la paret de la piscina per girar-se.
3. c) Un ventilador de peu amb rodetes, en encendre'l, tendeix a moure's cap enrere.

L'Àlex ($50\ \text{kg}$) i la Martina ($40\ \text{kg}$), tots dos sobre patinets i en repòs, s'empenyen mútuament. Durant l'empenta, cadascun exerceix sobre l'altre una força mitjana de $100\ \text{N}$ durant $0,5\ \text{s}$.

1. a) Amb quina força empeny la Martina a l'Àlex? I l'Àlex a la Martina?
2. b) Calcula l'acceleració de cadascun mentre dura l'empenta.
3. c) Calcula la velocitat de cadascun en separar-se i comenta per què el més lleuger surt més ràpid.

A la fira de ciències voleu llançar un coet d'ampolla: una ampolla de plàstic amb aigua i aire a pressió que expulsa l'aigua cap avall.

1. a) Explica amb la tercera llei què impulsa l'ampolla cap amunt.
2. b) Prediu quin avantatge té expulsar l'aigua a més velocitat i justifica-ho amb les lleis de Newton.
3. c) Quan s'acaba l'aigua, el coet continua pujant un tros i després cau: explica aquests dos trams utilitzant la primera llei i el pes del coet.