La força que fa verticalment cada mà sobre l’escombra
es manté constant al llarg de tota l’experiència?
Si la resposta és afirmativa, argumenta-la; en cas contrari, explica
amb detall com va variant i fins a quin moment.
No, les forces van variant. La mà que
és prop del feix fa més força que l’altra.
Quan aquesta segona es desplaça va augmentant la força que
fa i disminueix la de la primera (recordem que la suma de forces sempre
és el pes de l’escombra). Arriba un moment en què
les dues forces s’igualen a la meitat del pes de l’escombra
i a partir d’aquest moment les forces ja no varien.
Recordes
la resultant de les forces paral•leles? Suposa que l’escombra
té una massa d’un quilogram i que les dues mans les tenim
separades un metre. El centre de masses de l’escombra és
a 20 cm de
la mà esquerra. Troba el pes de l’escombra i calcula la força
que fa cada mà (recorda que pots fer-ho gràficament).
Aproximem el valor de la gravetat g
=
10 m/s2
Pes de l’escombra = m
g = 1
kg 10 m/s2 = 10 N
Les dues forces són 8
N i 2
N: la seva suma és el pes de l’escombra i compleixen
que 8 N 20 cm
= 2 N 80 cm
Dibuixa totes les forces
que actuen sobre l’escombra en l’instant en què les
mans estan poc separades i a punt d’ajuntar-se.
El dibuix detallat el podem trobar a l’apartat
"Explicació: Per
a l'alumnat " (Figura 2;
situació 3).
Per acabar, explica
què passaria si féssim l’experiència sense
cap mena de fricció.
En aquesta situació, les úniques
forces que actuen sobre l’escombra són el pes i les dues
forces normals (P,
N1
i N2
), que són verticals; per tant, l’escombra no té cap
moviment horitzontal. És a dir, mentre belluguem les mans simultàniament
cap al centre, l’escombra es queda quieta.
Això és així fins que la mà esquerra no arriba
a la posició del CM.
A partir d’aquest moment, el pes origina un moviment de rotació
sobre la mà esquerra i l’escombra cau. Per continuar mantenint
l’equilibri i evitar el moviment de rotació, la mà
dreta hauria de fer una força N2
cap avall (que no pot fer si la mà no agafa l’escombra).
Observa la figura 3.
|
 |
?
Si la resposta és afirmativa, argumenta-la; en cas contrari, quin és
el valor de la fricció estàtica?
és
el valor màxim de la fricció estàtica. El valor real de
la fricció és el mateix que el de la fricció cinètica
que fa l’altra mà (la que llisca), de manera que la suma de les
forces és nul·la i l’escombra es desplaça amb una
velocitat constant.