El moviment circular

Guia del professorat

Material per a la plataforma

• Llanta de bicicleta.
  
• Fullola de 60 x 24 cm (cal adaptar-ne les mides a la roda que comprem).
  
• Tacs de fusta de 3 cm de gruix, per adaptar la fullola a la llanta.
  
• Volanderes de 20 mm de diàmetre interior .
  
• Dos suports de laboratori .
  
• Motoret de 4,5 V o similar (els companys de tecnologia us en poden deixar un).
  
• Un potenciòmetre de (El podeu adquirir a la botiga Onda-radio, al carrer Gran Via, 581, de Barcelona, o a qualsevol altra botiga d'electrònica).
  
• Pila de 4,5 V.
  
• Cordó elàstic. 
  
• Filferro.

Material per als experiments

• Exp. A: suports, barres i pèndols.
• Exp. B: pots de vidre, pilotes de ping-pong, cordill, cola de contacte.
• Exp. C: dinamòmetre, carret i pesos, cronòmetre, càmera de fotos

Construcció de la plataforma

1. Marqueu els eixos de simetria a la fullola.
2. Feu un forat de 20 mm al seu centre, per tal que hi pugui passar l'eix de la roda
3.Amb els tacs de fusta a les vores i les volanderes al centre, adapteu la fullola a la llanta de bicicleta. Les volanderes només serveixen per fer gruix; el nombre dependrà de com siguin els tacs de fusta i la roda concreta que haguem comprat. Haurem de posar les necessàries perquè la fullola s'adapti bé i no balli.
4. Feu foradets als extrems de la fullola i lligueu-la amb filferro a la roda de bici
5. Poseu el conjunt al suport, de manera que quedi horitzontal.
6. Subjecteu el motoret amb una pinça i un suport, a l'altura adequada
7. Enllaceu la roda de bici i el motor amb el cordó elàstic.
8. Connecteu el motoret en sèrie amb el potenciòmetre i la pila. La plataforma comença a girar: podeu regular-ne la velocitat de gir amb el potenciòmetre

Experiments

A. L'acceleració centrípeta augmenta amb la distància al centre

Ho podem veure de dues maneres:

a) Posem damunt la plataforma dos suports i una barra horitzontal. D'aquesta barra hi pengem quatre pèndols: un just damunt de l'eix i els altres cada vegada més allunyats de l'eix.
Quan la roda gira, els pèndols se separen de la vertical. L'angle que formen amb la vertical és més gran com més gran és la distància a l'eix.

Un possible treball de continuació seria relacionar angles amb distàncies a l'eix i velocitat angular. Els angles es poden mesurar sobre la foto i les distàncies també, si es disposa de l'escala adequada.

b) Posem quatre discs de fusta alineats, a distàncies creixents de l'eix de gir. Quan la roda comença a girar, qui subministra la força centrípeta als discs és la fricció. La velocitat angular creix i la fricció arriba al límit. Els discs comencen a escapar-se tangencialment, per ordre de distància a l'eix.

També es pot veure que a la imatge els discs surten més moguts més gran és la distància a l'eix
(la velocitat lineal és proporcional al radi).

B. L'acceleració centrípeta va cap al centre

Es tracta de posar damunt la plataforma dos pots invertits (lligueu-los entre si amb un cordill!) amb pilotes de ping-pong a dins. Quan la plataforma gira, les pilotes de ping-pong assenyalen la direcció i sentit de l'acceleració.
(vegeu l'article de Tavi Casellas "Una nou contra Newton", publicat en aquesta revista la primavera de 2009)
(vegeu també l'article de V. Grau "Un senzill acceleròmetre que desafia el sentit comú", en aquest mateix número de la revista)

Exp. n. 1:
m = 300 g ; R = 21 cm; t(10 voltes) = 14,43 s ; .
Amb aquestes mesures obtenim T = 1,44 s ; ; ; .

Tal com és d'esperar la força mesurada amb el dinamòmetre (1,3 N) i la calculada (1,2 N) són prou semblants.

Exp. n. 2:
m = 300 g ; R = 24 cm; t(10 voltes) = 10,82 s ; .
Amb aquestes mesures obtenim: T = 1,08 s; ;; .

Novament, la força mesurada amb el dinamòmetre (2,3 N) i la calculada (2,44 N) són prou semblants.