La taula parada i en Newton

Segur que mai ens hem atrevit a comprovar la primera llei de Newton (la de la inèrcia) estirant fort i ràpid les tovalles quan la taula està tota parada amb tots els plats de ceràmica, les copes de vidre… i això que molt sovint ho hem sentit explicar al professor de Física o ho hem vist en películes de dibuixos animats.

Si realment tenim confiança en les lleis de la Física no hauríem de dubtar gens en fer-ho… en el vídeo no solament ho fan sinó que ho fan amb talla XXL.

Ja veus que no és tan complicat i que ja et pots animar a fer-ho en acabar el dinar familiar de Nadal… que tinguis molta sort… i, sobretot, confiança en la Física!

Psicopèndols

Un enginy fàcil de construir i que podem utilitzar per passar una estona divertida durant un sopar, una vetllada amb petits i grans, una trobada d’amics… i que els estudiants de física poden relacionar amb la llei del pèndol simple.

Es tracta de fer veure que mentalment som capaços de controlar el moviment de cada pèndol, demanem al públic que es concentrin en una bola i al cap de poca estona aquesta comença a oscil·lar mentre les altres dues es mantenen immòbils. Repetim l’experiència concentrant-nos plegats en un altre pèndol fins que aconseguim que oscil·li. En el vídeo veiem que fem oscil·lar les boles a voluntat començant per la petita, continuant per la mitjana, després la gran, la mitjana de nou i acabant amb la petita.

El secret és senzill i està relacionat amb que un pèndol té un període propi d’oscil·lació que depèn de la llargada del pèndol (i no de la seva massa) de manera que cada bola té un període d’oscil·lació diferent de les altres dues. Si fem oscil·lar lleugerament la barra superior coincidint amb el període propi d’una de les boles, aquesta començarà a oscil·lar mentre les altres resten pràcticament immòbils.

És el mateix que passa quan gronxem un nen en un parc infantil, si l’impulsem periòdicament amb coincidència amb l’oscil·lació pròpia del gronxador el nen oscil·larà cada vegada més (podríem arribar a fer-li donar la volta) en canvi si donem impulsos de forma no coordinada el gronxador restarà immòbil o pràcticament no es bellugarà. Aquesta sincronització la realitzem de forma quasi automàtica només observant el moviment del gronxador i, en el nostre cas, ho fem observant el moviment del pèndol que volem bellugar.

Pels estudiants de Física els podem recordar que el període d’un pèndol (suposant petites oscil·lacions) el podem calcular com T = 2*pi*arrel (l/g) de manera que només depèn de la longitud l del pèndol i no de la seva massa. Podem comprovar que, efectivament, en els nostres pèndols aquesta llei es compleix amb molta exactitud.

psicopendolsEn un parc infantil podem observar que l’oscil·lació dels gronxadors no depèn de l’edat dels nen que hi puja sinó només de la llargada de la corda que l’aguanta. Què us sembla si anem ara mateix al parc infantil?

Nota: Aquesta experiència la va presentar l’Ana Cros de la Universitat de València a la trobada de Divulgadores que es va realitzar a Lleida l’octubre del 2014, gràcies Ana!

Dues pilotes

Només cal tenir dues pilotes diferents per a realitzar aquesta experiència, una de bàsquet i una de tenis per exemple. Quan més diferent sigui la seva massa més sorprenent serà l’efecte. En el nostre cas hem utilitzat una pilota de bàsquet de 750 grams i una de bàsquet petita de 300 g.

Tal com es veu en el vídeo deixem caure lliurement les dues pilotes (alhora i la petita damunt la gran) des d’una alçada determinada i en rebotar observem que la pilota petita fa un rebot espectacular i, contra el que esperem, s’enfila fins a una alçada molt superior a la inicial. Pot semblar, d’entrada, que l’experiència viola el principi de conservació de l’energia però si l’analitzem amb detall observem que la pilota gran pràcticament no rebota de manera que transfereix quasi tota la seva energia a l’altra pilota i per tant aquesta veu incrementada la seva energia inicial.

Cal tenir present d’escollir dues pilotes que tinguin un rebot quasi perfecte (en física en diem elàstic) per tal que no es perdi energia en el rebot i en el xoc posterior entre les pilotes.

Es pot provar amb diferents pilotes (de mida, de massa, d’elasticitat…) i comprovar en quines condicions la pilota petita arriba més amunt.

L’alumnat de física de batxillerat o de primers cursos universitaris poden fer un càlcul sobre l’alçada màxima final. Cal tenir present que les dues pilotes cauen lliurement de manera que podem calcular la seva velocitat just abans de tocar el terra, que la pilota gran rebota elàsticament amb el terra (les velocitats abans i després del rebot seran iguals) i que posteriorment xoca (també elàsticament) amb la pilota petita (en el xoc es conserva l’energia i també la quantitat de moviment). Amb aquest planteig es pot calcular, resolent un sistema d’equacions, les velocitats de les dues pilotes després de xocar i per tant l’alçada final (per conservació de l’energia) de la petita. Fins i tot utilitzant un full de càlcul podem obtenir directament i instantània l’alçada a que arribarà a partir de l’alçada inicial i les dues masses de les pilotes. En el nostre cas l’alçada inicial era d’1,20 m i en teoria la pilota petita havia d’arribar fins a 4,14 m. quan en realitat ha arribat a només uns 2,5 metres… podem pensar quins són els factors que influeixen en aquesta diferència.

Bé, que us ho passeu d’allò més bé!

Obrir una ampolla sense tirabuixó

Dia de Nadal, tot la família reunida, els nens encara estan nerviosos pel que els va cagar el tió, al menjador l’arbre de Nadal llueix com mai, els avis i els pares criden a taula i tot seguit porten la gran (immensa) plata de canelons gratinats mentre algú reclama que s’obri el vi (un vi excepcional per a una diada excepcional)… on és l’obridor? Ospa, fa uns mesos se’ns va trencar i no hem pensat a comprar-ne un de nou, a l’escala els veïns no hi són, tots tenen família fora… els nervis afloren, com ho farem per obrir l’ampolla? Tothom hi diu la seva: amb un ganivet, amb una xeringa, truquem al 012…

No patiu, si disposem d’una sabata… si si, només d’una sabata, estem salvats! Piquem contra una paret o una superfície dura el cul de l’ampolla protegir per la sabata i veurem com mica en mica el tap va sortint fins que finalment podem acabar de treure’l amb la mà… comencem a dinar: bon profit!

Està clar que aquí hi intervé la física però la sabata serveix només per amortir els xocs. L’ampolla colpeja la paret (de fet la sabata) aleshores el vi rebota contra el cul de l’ampolla (acció-reacció) i surt a gran velocitat en direcció al tap. La velocitat del líquid al coll de l’ampolla augmenta degut a l’estrenyiment i la massa de líquid (0,7 kg) xoca a gran velocitat contra el tap amb el següent resultat: el tap es desplaça una mica, tot i la gran fricció que té amb el vidre. Repetim el procés i en cada cicle el tap es desplaça una mica. L’efecte és el mateix de quan un camió xoca per darrera contra un cotxe… aquest últim sortirà empès cap endavant amb molta velocitat.

Bé, doncs ja ho tenim clar, no cal disposar d’obridors sofisticats: una sabata i una paret, així de senzill.

Nota: està clar que el bons enòlegs posaran el crit al cel perquè sacsejar el vi d’aquesta manera de ben segur que li fa perdre les seves qualitats… ho sento era una situació d’emergència!

Segona nota: Agraeixo als membres del Consell de Redacció de la revista Recursos de Física (i especialment a en Jaume Ametlla) el seu ajut per aclarir l’explicació del fenomen.

Llançant una pilota

Segur que tots recordeu d’haver escoltat al professor de Física mentre explicava una experiència de les que s’anomenen mentals perquè no les fèiem mai al laboratori: si vas dalt d’un tren amb una certa velocitat i llences cap enrere un objecte amb la mateixa velocitat, aquest cauria a terra amb una velocitat nul·la. Segurament molts de vosaltres vàreu posar una cara d’incredulitat pensant que això no era més que una, de les moltes, històries estranyes que explicava dia si dia també el professor a l’aula i que oblidaves tant punt tocava el timbre i sorties al pati.

Doncs resulta que el professor tenia raó i ara ho podem veure filmat en vídeo gràcies a una experiència que ha divulgat el programa de televisió Mythbusters , realment és bastant espectacular… tot i que ja sé que aquestes tonteries només emocionen als professors o als amants de la ciència en general. Gaudiu-ne!

Ara doncs és més creïble pensar que si vols saltar d’un tren en marxa has de fer-ho saltant cap endarrere i amb una velocitat com a mínim igual a la que porta el tren. Cal vigilar molt perquè si saltes amb una velocitat inferior aleshores en tocar a terra cauràs d’esquena i la patacada pot tenir pitjors conseqüències. Bé, de totes maneres jo fa molts anys, per no dir mai, que no veig a ningú saltar d’un tren en marxa excepte a les pel·lícules de cowboys i per tant podem estar bastant tranquils tant si tenim coneixements de cinemàtica com si no 😉