Aquesta pràctica de laboratori (virtual) és una més de les miniaplicacions (del conjunt PhET elaborat per la Universitat de Colorado a Boulder) que ha traduït al català la revista Recursos de física i que permet a l'alumne observar, experimentar, mesurar... (vegeu l'activitat 4). En aquest article presentem una activitat per a consolidar els continguts de forces i moviments,  de 2n d'ESO.

Guia per al professorat

Objectius

Aquesta activitat pretén que l’alumnat dugui a terme una activitat complementària en què es relacionin els continguts de forces i moviment. L’activitat permet fer un repàs general de: Com es representa una força i què s’ha de tenir en compte a l’hora de representar-la (intensitat, direcció, sentit i punt d’aplicació). Quins efectes produeixen les forces. Com es relaciona la força amb l’acceleració. La força i el moviment Com es relacionen les forces aplicades amb la força de fricció. Els conceptes de massa i pes En finalitzar l’activitat, l’alumnat ha de tenir clars els continguts següents: La relació entre força i acceleració: Que per passar del repòs al moviment cal aplicar una força. Que si s’aplica una força, hi ha una variació de la velocitat respecte del temps. Que la força resultant és la suma de totes les forces que actuen sobre un objecte (en el nostre cas, força aplicada-força de fricció). La diferència entre massa i pes.

Com ho farem? Utilitzant la miniaplicació seqüent: http://www.rrfisica.cat/rrfisica/fislets/fj_coleccio_002/forces-1d/forces-1d_ca.jnlp El funcionament és força simple: - Escolliu l’objecte: -Trieu diferents escenaris amb el control: (fricció o no, terra o lluna.....) - Introduiïu el valor de la força aplicada. - Premeu i després . - Amb , trobem la força resultant i la força de fricció. - Amb , trobem l’acceleració que adquireix l’objecte. - Amb , podem determinar la velocitat en cada instant, les velocitats mitjanes ... - Amb , podem determinar la posició de l’objecte en un lloc determinat.

Metodologia

És una activitat pensada perquè l’alumnat treballi individualment, si és possible, o bé en parelles.
Abans de començar l’activitat, pot ser útil iniciar la sessió amb algunes qüestions prèvies per recordar a l’alumnat el que ja ha estudiat prèviament.

Qüestions prèvies:

1) Com definiríeu què és una força?
2) Quins efectes creieu que poden produir les forces sobre un objecte?
3) Com es representen les forces?
4) Són el mateix la direcció i el sentit?
5) La força i l’acceleració són magnituds directament o inversament proporcionals? Expliqueu-ne el significat.
6) Si sobre un cos hi actua una força resultant, la velocitat és constant?
7) Què és la força de fregament?
8) En quin lloc és més gran la força de fregament, en una pista de gel o en un camp de futbol?
9) Si la força de fregament és més gran, l’acceleració augmenta/disminueix/és la mateixa?
10) Quina és la diferència entre massa i pes?

Guia de l’alumnat El nostre objectiu és el de relacionar les forces i el moviment; farem servir, treballant per parelles, el laboratori virtual que podeu trobar a l’adreça URL següent: http://www.rrfisica.cat/rrfisica/fislets/fj_coleccio_002/forces-1d/forces-1d_ca.jnlp Si voleu, podeu obrir un fitxer, amb el vostre editor de text, i anoteu-hi les preguntes i les vostres respostes de cada una de les activitats.

Activitat 1

Com creieu que es pot augmentar l’acceleració d’un objecte?

Trieu l’arxivador i seleccioneu al marge dret de la miniaplicació

Poseu el valor de la força al requadre
Poseu en marxa la miniaplicació prement , deixeu-la moure una mica i premeu .
Trieu la i llegiu el valor; a continuació, preneu-ne nota a la taula.
Tanqueu la gràfica i premeu per començar de nou.

D’acord amb els valors de la taula anterior, contesteu les preguntes següents:
Per a quina de les forces obtenim l’acceleració més gran? I la més petita?

Com s’aconsegueix augmentar l’acceleració d’un objecte? El resultat es correspon amb la vostra predicció?

Quina és la relació entre la força i l’acceleració (directa/inversa)?

Dividiu cada força per l’acceleració corresponent. Quin valor obteniu? Què representa?

Activitat 2

Si apliqueu la mateixa força a diferents objectes, l’acceleració que s’obté és la mateixa? Justifiqueu la resposta.

Per comprovar-ho, mireu quin efecte produeix una força de 200 N sobre un arxivador, una nevera, un llibre i un calaix.

Trieu un dels objectes, seleccioneu al marge dret de la miniaplicació:

Poseu el valor de la força al requadre
Poseu en marxa la miniaplicació prement , deixeu-la moure una mica i premeu .
Trieu la i llegiu el valor; a continuació, preneu-ne nota a la taula.
Tanqueu la gràfica i premeu per començar de nou.

Objectes	Forces(N)	Massa (kg)	Acceleració (m/s2)
Arxivador
Nevera
Llibre
Caixa

Seguidament, contesteu les preguntes següents:

Quin dels objectes adquireix més acceleració?

Quin dels objectes adquireix menys acceleració?

Si apliqueu la mateixa força a objectes de diferent massa, quin tindrà més acceleració?

L’acceleració que pren un objecte és més gran com més gran és la massa? Sí/No. És lògic el resultat obtingut? Sí/No. Raoneu la resposta.

Activitat 3

Quan s’aplica una força a un cos, què passa amb la velocitat?

Trieu l’arxivador i seleccioneu al marge dret de la miniaplicació:

Poseu el valor de 200 N a
Poseu en marxa la miniaplicació prement , deixeu-la moure uns 100 metres i premeu .
Trieu la i la i llegiu els valors; a continuació, preneu-ne nota a la taula.

Tanqueu la gràfica i premeu per començar de nou.

Què fa la velocitat? Augmenta/disminueix/es manté constant.

Què fa l’acceleració? Augmenta/disminueix/ es manté constant.

Quin efecte produeix la força sobre l’arxivador?

Activitat 4

Sempre aconseguim moure els objectes quan els empenyem?

Les superfícies sobre les quals es mouen els objectes no sempre són llises i cal tenir en compte la fricció. La força de fricció sempre s’oposa al moviment.

Trieu l‘arxivador i seleccioneu al marge dret de la miniaplicació:

Poseu el valor de 200 N a
Poseu en marxa la miniaplicació prement , deixeu-la alguns segons i després premeu .
Trieu la i llegiu el valor; a continuació, preneu-ne nota a la taula.

Tanqueu la gràfica i premeu per començar de nou, poseu 300 N i després 600 N.

Quina relació hi ha entre les tres forces?

Activitat 5

Un cos pesa el mateix a la Terra que a la Lluna? I a Júpiter?

El que sempre es manté constant per a un cos és la massa, independentment d’on sigui. Si apliqueu la definició de pes P=m g , sabreu el que passa amb el pes.

Seleccioneu al marge dret de la miniaplicació • Consulteu les gravetats movent el cursor

Ara calculeu quin és el pes en els diferents llocs per a un cos de 25 kg

Completeu la frase següent:

El d’un cos depèn del lloc on sigui, en canvi, sempre és constant.

Qüestions

1) L’acceleració és més gran com més gran és la massa? Raoneu la resposta.

.
2) Si s’incrementa la força aplicada, què passa amb l’acceleració?

3) Com es calcula la força resultant?

4) Si hi ha acceleració, la velocitat es manté constant?

5) Si la resultant de les forces és zero, això vol dir que no s’aplica cap força sobre l’objecte?

6) Segons l’estadística del Servei Català de Trànsit, a l’hivern augmenten molt les sortides de vehicles de la carretera. Quina explicació donaríeu d’acord amb el que heu treballat en aquesta miniaplicació?

Exercicis de dinàmica

1) El meu gos es diu Newton i és un santbernat que té una massa de 60 kg. És un gos molt tranquil que s’adorm en qualsevol lloc de la casa. Avui s’ha adormit davant de la porta de la meva habitació i no m’hi deixa entrar. Per poder entrar-hi he d’empènyer el Newton.
a) Quin és el pes del Newton?
b) Quina és l’acceleració que adquireix el meu gos si l’empenyo amb una força de 10 N?
c) I si ho faig amb una força de 20 N?

2) Una màquina tractora Talgo-Bombardier 102 pot fer una força de 200 kN en el moment de l’arrencada. Aquesta màquina està enllaçada amb un vagó. Si les masses de la màquina i del vagó són d’unes 30 tones:
a) Quina és l’acceleració que adquireix aquest convoi?

3) Un tren d’alta velocitat consta de 12 cotxes, dos dels quals són màquines tractores (l'una al davant i l'altra al darrere).
a) Quina serà l’acceleració del tren si només funciona una màquina tractora?
b) I si funcionen totes dues?
c) Per què creieu que aquests trens porten dues màquines tractores?

4) La Mireia vol moure una caixa amb una massa de 80 kg que hi ha al jardí de casa seva. El terra del jardí fa una força de fricció de 100 N.
a) Si la Mireia empeny la caixa amb una força de 80 N quant val la força resultant? Quina serà l’acceleració que experimenta la caixa?
b) Si la caixa es mou amb una acceleració de 2 m/s², quina és la força que fa la Mireia?

5) El Joan surt amb el seu trineu a jugar. Al carrer es troba amb la Carla i ell la convida a pujar al trineu. La Carla té una massa de 40 kg i el trineu de 20 kg.
a) El Joan estira de tots dos amb una força que produeix una acceleració de 1,5 m/s². Quina és la força que fa el Joan?
b) En el camí, el trineu queda bloquejat per un gruix considerable de neu. Quina és la força de fricció que fa el gruix de neu?

Sumari

6/10

Inici	Com podeu col·laborar?	Subscripció
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
Programació web: Xavier Jaén i Daniel Zaragoza. Correcció lingüística: Serveis Linguïstics de la Universitat Politècnica de Catalunya.		Aquesta obra està subjecta a una Llicència de Creative Commons
Recursos de Física col·labora amb la baldufa i també amb ciències Revista del Professorat de Ciències de Primària i Secundària (Edita: CRECIM-UAB)