És una pràctica de laboratori, però que es pot fer perfectament a l'aula, per a Física de primer de batxillerat. També és interessant per a la matèria de Ciències de la Terra i del Medi Ambient. Té una durada d'uns 30 minuts i els alumnes poden fer íntegrament tota la manipulació.
La pilota que hem emprat en aquest cas és de bàsquet, però també es pot fer amb una pilota de plàstic. La de bàsquet, però, és millor perquè pràcticament no augmenta de volum quan hi augmentem la pressió.
Per inflar-la hem fet servir una manxa de bicicleta senzilla. La manxa ha de portar la vàlvula incorporada; si no la porta, cal comprovar que la rosca és del tipus que hi correspon.
Per poder pesar amb més comoditat la pilota quan està inflada hi hem posat un suport d'anella. També s'hi pot posar un paper arrugat. Aquest suport s'ha de mantenir en totes les pesades o bé s'ha d’incloure en la tara de la bàscula.
També hem de tenir molt de compte d’incloure la vàlvula en totes les pesades, encara que l'haguem tret de la pilota.
La cinta mètrica és millor que sigui de les de cosir; s'adapta més bé al perímetre de la pilota. Per fer el càlcul del volum interior de la pilota restarem 4 mm (del gruix de la paret de la pilota) al radi exterior que haguem obtingut.

• Pilota amb forat per a la vàlvula

• Manxa amb vàlvula

• Balança de 0,1 g

• Cinta mètrica de costura

1) Inflem la pilota a pressió. Traiem la vàlvula i la deixem al plat de la balança, juntament amb la pilota. Ho pesem (vegeu la figura 5).

m₁ ( pilota + aire a pressió + vàlvula) =

2) Introduïm la vàlvula a la pilota i deixem escapar aire fins que no en surti més. En aquest punt l'aire interior està en equilibri amb la pressió atmosfèrica. Ho pesem (vegeu la figura 6).

m₂( pilota + aire a pressió atmosfèrica + vàlvula) =

• Justifica la diferència entre les dues pesades.
• Quant d'aire ha sortit de la pilota?
• Quant d'aire ha quedat dins la pilota?
• Mesura, de forma aproximada, el radi de la pilota en aquest equilibri : R =

3) Pressionem amb les mans la pilota per treure’n més aire fins que en quedi aproximadament la meitat (en volum). La tornem a pesar sense treure-hi la vàlvula (vegeu la figura 7).

m₃ ( pilota + d'aire + vàlvula) =

4) Finalment fem sortir tot l'aire de la pilota i, sense treure’n la vàlvula, la tornem a pesar (vegeu la figura 8).

m₄ ( pilota + vàlvula) =

5) Comenta els resultats de les quatre pesades

6) El resultat de cada pesada té a veure amb tres forces que actuen sobre la pilota quan és sobre la balança. Pots identificar-les?

7) Per a la situació 2 en què hi ha equilibri amb la pressió atmosfèrica, calcula:

• • El volum d'aire que hi ha a la pilota.
• La massa d'aire que hi ha dins la pilota. La densitat de l'aire en condicions normals és:
• Com encaixa aquesta massa en les pesades que s'han fet?

Estudi de les forces
L’equilibri de forces ens dóna: N + E = P, on N és el que marca la balança, P, el pes i E , la força d’empenyiment de l’aire..
M = massa de la pilota                           m = massa de l’aire interior

Quan la pilota està inflada a pressió i per tant
Quan la pilota conté aire en equilibri amb la pressió atmosfèrica, i ; no importa la quantitat d’aire que traiem de la pilota.

ISSN: 1988-7930    Adreça a la xarxa: www.RRFisica.cat    Adreça electrònica: redaccio@rrfisica.cat  difusio@rrfisica.cat
Comitè de redacció : Josep Ametlla, Octavi Casellas, Xavier Jaén, Gemma Montanyà, Cristina Periago, Octavi Plana, Jaume Pont i Ramon Sala.
Treballem conjuntament : Societat Catalana de Física, Associació de Professores i Professors de Física i Química de Catalunya,XTEC, Universitat Politècnica de Catalunya, Universitat de Barcelona

Recursos de Física col·labora amb la baldufa i també amb ciències Revista del Professorat de Ciències de Primària i Secundària (Edita: CRECIM-UAB)