Cop de martell

Recordes de petit que quan anàvem amb cotxe i venia una pujada, fèiem força al seient del davant per ajudar al cotxe a superar el pendent? Ha havies fet mai?

Doncs està clar que no calia, i ara ho podem comprovar, mira…

De fet segons la tercera llei de Newton sempre que un objecte A fa una força sobre un segon objecte (B) aquest també fa una força igual i de sentit contrari aplicada sobre l’objecte A.

En el nostre cas si el martell és intern al cotxe (primer cas) el martell apreta el cotxe cap endavant però aquest també apreta el martell cap enrere i per tant tot queda igual, és a dir les forces internes en un sistema no serveixen per a crear un desplaçament d’aquest. Podem afirmar que sobre el sistema cotxe+martell hi actuen dues forces i entre les dues anul·len l’efecte sobre el sistema.

Si observem el segon cas veiem que el martell està fixat en el terra (no en el cotxe) i per tant la resposta del cotxe actua sobre el martell. Si ens fixem només en el cotxe ara aquest només rep una força (la del martell) que l’empeny cap endavant. La força de resposta del cotxe fa que el martell i el seu suport realitzi un lleuger retrocés (que seria mínim si el conjunt estigués ben ancorat al terra).

Així doncs si aneu en un cotxe molt carregat o de poca potència no se us acudeixi fer força des de dins per… els científics ho tenim clar 😉

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.

En 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!

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 😉

Una escombra equilibrista

Només cal disposar d’una escombra (o un pal de fregar o un bastó d’esquí o qualsevol objecte allargat que no sigui simètric).

L’experiència consisteix en el següent: aguantem l’escombra pels dos extrems amb totes dues mans (sense agafar-la), tal com es veu a la imatge, i aleshores movem les mans horitzontalment, de manera lenta i simultània, desplaçant-les cap al mig de l’escombra fins que es trobin just davant la nostra cara.

Abans de portar-ho a la pràctica és interessant explicar-ho al públic i demanar que facin una hipòtesi sobre el que passarà; quasi tothom prediu, amb certa lògica, que l’escombra caurà del costat del raspall, argumentant que és el costat de l’escombra que pesa més.

Seguidament passem a fer l’experiència i, de manera sorprenent, observem que en el moment en què les dues mans s’han trobat al mig, l’escombra ha quedat en perfecte equilibri horitzontal.

És millor demanar a la persona que ho fa que tanqui els ulls per posar en evidència que no hi intervé de manera intencionada per aconseguir el resultat final.

Podem repetir l’experiència amb diferents tipus d’escombra, amb només el pal de l’escombra, amb una pal de fregar sec, amb el mateix pal de fregar moll (perquè pesi més)… En tots els casos, en ajuntar les mans l’objecte queda en equilibri: sempre en trobarem de manera exacta el centre de gravetat.

Podeu veure l’explicació detallada de l’experiència a l’article publicat al número 5 de la revista Recursos de Física.