Laboratori de molles virtuals i perfectes!

Solucions

Estudi estàtic

Col·loqueu el regle de manera que pugueu mesurar fàcilment l'allargament que experimentarà la molla 1 quan hi pengeu diverses masses.
Cal moure la línia de punts i el regle per prendre mesures amb més comoditat.

Utilitzant la miniaplicació i ompliu la taula següent per a la molla número 1.
Millor ordenar els valors de les masses a l'hora de fer els gràfics amb Excel o OpenOffice. Hem utilitzat el valor g=10 m/s²

	Massa (kg)	Allargament (m)	Pes (N)	K (N/m)
	0,050	0,05	0,5	10
massa verda	0,070	0,07	0,7	10
	0,100	0,10	1,0	10
massa groga	0,160	0,16	1,6	10
	0,250	0,25	2,5	10
massa vermella	0,300	0,30	3,0	10

Com que aquestes molles són absolutament ideals... Feu ara el càlcul de K de forma gràfica... La constant recuperadora és de 10 N/m. Recordeu què significa el signe negatiu de la llei de Hooke? Expliqueu-lo breument. La força F que fa la molla és contrària a la deformació.

Estudi dinàmic

Ompliu la taula següent:
Millor ordenar els valors de les masses a l'hora de fer els gràfics amb Excel o OpenOffice. Per simplicitat, s’han eliminat les columnes de les dades de temps mesurades i la seva mitjana.

	m(kg)	Període T(s)	T2(s2)		K(N/m)
	0,05	0,43	0,1849	1,97	10,7
verda	0,07	0,52	0,2704	2,76	10,2
	0,25	0,62	0,3844	3,95	10,3
groga	0,16	0,78	0,6084	6,32	10,4
	0,25	0,98	0,9604	9,87	10,3
vermella	0,30	1,10	1,2100	11,84	9,8

Feu la representació gràfica, calculeu el pendent i comproveu si la K obtinguda és la mateixa que havíem calculat amb la molla estàtica, o no. Comenteu el resultat. Va molt bé poder alentir el temps a l'hora de mesurar els temps d'oscil·lació. En el mètode estàtic hem utilitzat g=10 m/s2i en conseqüència hem trobat K=10 N/m . Ara no ens cal cap valor per a la gravetat! Obtenim K=9,8 N/m , el valor que hauríem obtingut amb el metode estàtic si haguéssim utilitzat un valor més acurat per a la gravetat. Energies sense fricció Abans ... Observeu què passa amb els valors d'aquestes energies i comenteu-ho. L’energia mecànica es manté constant i les altres dues oscil·len entre un valor zero i un valor màxim (que coincideix amb el valor de l’energia mecànica). Quan l’energia cinètica és zero (valor mínim) l’energia potencial és màxima i viceversa. En qualsevol instant la suma de les energies cinètica i potencial correspon a l’energia mecànica.

Energies amb fricció

Seleccioneu ...

Què passa ara? Quines són les diferències respecte del cas anterior?
El valor de l’energia mecànica va disminuint progressivament fins al valor zero.
Les energies cinètica i potencial es comporten com en l’apartat anterior però tenint en compte que la suma dels seus valors (energia mecànica) va disminuint amb el temps. En vermell a la miniaplicació podem veure les pèrdues acumulades d'energia en forma de calor.

La segona molla

Ara comproveu quines són les característiques de la molla 2.

Comenteu-ho amb detall.
La molla 2 és idèntica a la 1.

La tercera molla

Ara ...

Repetiu totes les operacions que heu fet amb la molla 1 (alerta, que són moltes!).
La molla 3 té la duresa graduable però si es gradua a la meitat, també és igual a les anteriors.

En altres planetes

...
Aneu a Júpiter...

Expliqueu què passa i aprofiteu per calcular la gravetat. Penseu bé com ho podeu fer.
Per calcular la gravetat a cada planeta només hem de tenir en compte que la constant recuperadora de la molla és igual a qualsevol planeta.
i per tant

Com que sabem el valor K= 9,8 N/m: ( utilitzant K= 10 N/m: ).

Ara situeu-vos a la Lluna i experimenteu.

Expliqueu què passa i calculeu la gravetat al nostre satèl·lit.

Finalment situeu-vos al planeta X

Calculeu la gravetat en aquest planeta desconegut.

En l'espai

Comenteu què passa amb les molles si no hi ha gravetat (alerta que no és tan fàcil com sembla).
En absència de gravetat les molles no s'allarguen en penjar-hi masses, però el tractament dinàmic no depèn de la gravetat. Per tant es pot calcular igualment la K recuperadora en absència de gravetat, que continua essent K=9,8 N/m.

Autor d'aquesta pàgina: Ramon Estius,Professor de física i química a l'IES Rafael de Campalans d'Anglès.

Aquesta obra està subjecta a una
Llicència de Creative Commons