Forces quotidianes
Una làmpada penja d'un cable, un llibre no s'enfonsa a la taula, un nedador sura, i arrossegar un moble pel terra costa més al principi que després. Són situacions diferents, però totes s'expliquen amb el mateix repertori de cinc forces: pes, normal, fregament, tensió i empenta.
El pes: la força de la gravetat
Si sostens una motxilla pesada amb el braç estirat notes de seguida una estrebada contínua cap al terra encara que no vegis cap contacte físic: quina força invisible atreu tots els cossos cap al centre del planeta?
Calcula el pes d'una motxilla de $5\ \text{kg}$ (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$) i indica cap a on apunta aquesta força.
Calcula el pes d'una motxilla de $5\ \text{kg}$ (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$) i indica cap a on apunta aquesta força.
Una bàscula de bany marca $60\ \text{kg}$. a) Què mesura realment la bàscula: la massa o el pes? b) Quin és el pes d'aquesta persona en newtons (pren…
Una bàscula de bany marca $60\ \text{kg}$.
- a) Què mesura realment la bàscula: la massa o el pes?
- b) Quin és el pes d'aquesta persona en newtons (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$)?
- c) Què marcaria la bàscula a la Lluna, on la gravetat és menor? Raona la resposta.
La normal: la superfície empeny cap enrere
Quan t'estires en un llit elàstic la lona es corba visiblement per sostenir-te, però sobre una taula de fusta massissa gairebé no s'aprecia deformació: com aconsegueix una superfície rígida empènyer un cos cap amunt per evitar que la gravetat l'enfonsi?
Un llibre de $2\ \text{kg}$ està quiet sobre una taula (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$). a) Dibuixa al teu quadern les forces que actuen sobre el llibre. b) Calcula el pes…
Un llibre de $2\ \text{kg}$ està quiet sobre una taula (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$).
- a) Dibuixa al teu quadern les forces que actuen sobre el llibre.
- b) Calcula el pes del llibre i la força normal que exerceix la taula.
Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.
Una tassa està recolzada sobre el marbre de la cuina. Quin cos exerceix la força normal sobre la tassa? En quina direcció apunta? Per què creus que s'anomena força…
Una tassa està recolzada sobre el marbre de la cuina. Quin cos exerceix la força normal sobre la tassa? En quina direcció apunta? Per què creus que s'anomena força «normal»?
El fregament: proporcional a la normal
Un caixó de $20\ \text{kg}$ s'arrossega per un terra per al qual la força de fregament ve donada per $F_r = \mu \cdot N$, amb $\mu = 0,3$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$).…
Un caixó de $20\ \text{kg}$ s'arrossega per un terra per al qual la força de fregament ve donada per $F_r = \mu \cdot N$, amb $\mu = 0,3$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$).
- a) Calcula la força normal sobre el caixó.
- b) Calcula la força de fregament.
- c) Quina força horitzontal mínima cal aplicar perquè el caixó avanci amb velocitat constant? Justifica-ho.
Dos equips estiren d'una corda en sentits oposats, cadascun amb una força de $350\ \text{N}$, i la corda no es mou, com es mostra a la figura. a) Quant val la tensió en…
Dos equips estiren d'una corda en sentits oposats, cadascun amb una força de $350\ \text{N}$, i la corda no es mou, com es mostra a la figura.
- a) Quant val la tensió en qualsevol punt de la corda? (Compte: no és la suma de les dues forces; raona per què.)
- b) Si un dels equips deixa anar la corda, què passa amb la tensió i amb el moviment de la corda? Explica-ho.
La tensió: la força de cordes i cables
Un llum de $3\ \text{kg}$ penja del sostre subjectat per un cable (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$). a) Quines forces actuen sobre el llum i qui les exerceix? b) Calcula la…
Un llum de $3\ \text{kg}$ penja del sostre subjectat per un cable (pren $g = 9,8\ \text{m/s}^2$).
- a) Quines forces actuen sobre el llum i qui les exerceix?
- b) Calcula la tensió del cable.
Un muntacàrregues puja una càrrega de $60\ \text{kg}$ amb una acceleració de $2\ \text{m/s}^2$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$). a) Dibuixa al teu quadern les forces que…
Un muntacàrregues puja una càrrega de $60\ \text{kg}$ amb una acceleració de $2\ \text{m/s}^2$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$).
- a) Dibuixa al teu quadern les forces que actuen sobre la càrrega.
- b) Calcula el seu pes.
- c) Aplica el principi fonamental per calcular la tensió del cable.
Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.
L'empenta: la força dels fluids
Si intentes enfonsar una pilota a la piscina notes que com més la submergeixes més força et costa mantenir-la avall, fins a sortir disparada en deixar-la anar: per què els fluids exerceixen una força vertical dirigida cap amunt sobre els cossos submergits?
Quan submergeixes una pilota de platja a la piscina i la deixes anar, surt disparada cap amunt. Quina força, a més del pes, actua sobre la pilota mentre està submergida?…
Quan submergeixes una pilota de platja a la piscina i la deixes anar, surt disparada cap amunt. Quina força, a més del pes, actua sobre la pilota mentre està submergida? Quin cos l'exerceix i cap a on apunta?
Una persona de $60\ \text{kg}$ està dreta sobre una bàscula dins d'un ascensor (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$), com es mostra a la figura. a) Quant marca la bàscula amb…
Una persona de $60\ \text{kg}$ està dreta sobre una bàscula dins d'un ascensor (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$), com es mostra a la figura.
- a) Quant marca la bàscula amb l'ascensor en repòs?
- b) Quan l'ascensor accelera cap amunt a $2\ \text{m/s}^2$, la normal val $N = m \cdot (g + a)$: calcula el que marca la bàscula en aquest cas.
- c) Ha canviat el pes real de la persona? Explica què és el que ha canviat.
El diagrama complet de forces
Per resoldre qualsevol problema de dinàmica, el primer pas és sempre el mateix: dibuixar totes les forces que actuen sobre el cos, identificant qui exerceix cadascuna.
Un operari arrossega una caixa de $10\ \text{kg}$ pel terra horitzontal amb una força de $60\ \text{N}$, i el fregament val $30\ \text{N}$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$).…
Un operari arrossega una caixa de $10\ \text{kg}$ pel terra horitzontal amb una força de $60\ \text{N}$, i el fregament val $30\ \text{N}$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$). La figura mostra les forces que actuen sobre la caixa.
- a) Calcula el pes de la caixa i la normal del terra.
- b) Calcula la força neta horitzontal i l'acceleració de la caixa.
Una caixa de $5\ \text{kg}$ està sobre el terra horitzontal i s'empeny amb una força horitzontal de $40\ \text{N}$; el fregament val $20\ \text{N}$ (pren…
Una caixa de $5\ \text{kg}$ està sobre el terra horitzontal i s'empeny amb una força horitzontal de $40\ \text{N}$; el fregament val $20\ \text{N}$ (pren $g = 10\ \text{m/s}^2$).
- a) Dibuixa al teu quadern les quatre forces que actuen sobre la caixa, anomenant cadascuna i el cos que l'exerceix.
- b) Calcula el valor de les quatre forces.
- c) Calcula la força neta sobre la caixa i la seva acceleració.
Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.
Torna al principi: Arrossegar el moble costa més en començar perquè el coeficient de fregament estàtic ($\mu_e$) sempre és més gran que el dinàmic ($\mu_d$); un cop trencat el repòs inicial, mantenir el lliscament exigeix menys força.