IntroduccióLa pràctica que proposem consisteix a comprovar la validesa del principi d'acció i reacció en una situació concreta: la d’un sòlid submergit. Si bé no és una recepta màgica per comprendre la 3a llei de Newton, sí que permet a l’estudiant exercitar-se en la identificació de forces, les gràfiques corresponents i les relacions entre aquestes i, finalment, constatar que la llei esmentada no l’ha inventada el professor per amargar-li la vida, sinó que és una llei natural comprovable amb els instruments que té al seu abast.
Guia del professorat 
En essència, es tracta de penjar un sòlid
en un dinamòmetre i submergir-lo en un líquid, que prèviament
hem posat damunt d’una balança (vegeu les figures 1 i 2).
Cal insistir a l’estudiant que es fixi en el fet que en submergir
el sòlid la indicació del dinamòmetre canvia, i la
de la balança, també.
Convé fer-li notar que aquests canvis es deuen
al fet que el líquid empeny el sòlid i que, en conseqüència,
el sòlid també empeny el líquid, i que aquestes dues
forces van inevitablement unides, és a dir, que mai noaconseguirem
que el líquid empenyi el sòlid sense que aparegui la corresponent
força de reacció corresponent.
El muntatge proposat, que no és cap novetat, permet
mesurar aquestes dues forces de manera independent i comprovar que són
iguals
Nivell: batxillerat
|
 |
|
Suggeriments: Jo utilitzava un vas de
600 ml que
posava damunt d’una balança d'1
kg de capacitat, però, naturalment, també funciona
amb un vas més petit i una balança de menys capacitat. L’objecte
que submergia era un cilindre de fusta amb un llast a la part inferior,
però es pot fer amb qualsevol cosa (un tub de pasta dental, un
envàs de xampú, un tros de PVC...) Tanmateix, convé
que no sigui un objecte gaire dens, per tal que la indicació del
dinamòmetre variï força en submergir el cos.
Normalment plantejava aquesta experiència de manera
col·lectiva, és a dir, com una demostració que jo
dirigia però que manipulaven un parell d’estudiants (que
submergien el sòlid i cantaven les indicacions de la balança
i el dinamòmetre als companys). Un altre estudiant, amb l’ajut
dels companys, dibuixava a la pissarra les forces que actuen sobre el
sòlid i les que actuen sobre el líquid. Finalment, els alumnes
individualment calculaven els valors d’ambdues forces i en comprovàvem
la igualtat. Tanmateix, si hagués disposat de prou balances ho
hauria plantejat com una pràctica per fer en grups de dos o tres
alumnes.
Les balances electròniques donen la indicació
en grams. Convé recordar a l’estudiant que aquests instruments
en realitat no mesuren massa sinó força i que, per tant,
cal buscar el pes (en newtons) corresponent als grams.
|
 |
Fitxa de l'estudiantat
Objectius
1) Comprovar experimentalment la llei d’acció
i reacció.
2) Recordar que hi ha una força ascensional (empenyiment
d'Arqímedes) que afecta els sòlids submergits.
3) Exercitar els estudiants en la identificació i el
dibuix de forces.
 Material
1) Dinamòmetre.
2) Balança electrònica.
3) Vas de precipitats.
4) Suport amb barra horitzontal.
5) Objecte que s'ha de submergir.
Procediment
Vegeu la figura 3.
1) Omplim el vas de precipitats fins a dos terços de
la seva capacitat.
2) Pengem el dinamòmetre en el suport.
3) Mesurem el pes de l’objecte.
4) Posem el vas damunt la balança i en mesurem el pes
(caldrà convertir la indicació de la balança a newtons,
N).
5) Pengem l’objecte en el dinamòmetre i el submergim
parcialment (o totalment, si és possible, però evitant que toqui
el fons del recipient). La indicació de la balança ha canviat.
La del dinamòmetre, també.
6) Anotem el pes aparent de l’objecte i també
la nova indicació de la balança.
Exercicis
1) Dibuixa les forces que actuen en el sòlid
2) Dibuixa les forces que actuen en l’aigua
3) Amb les dues indicacions del dinamòmetre, calcula
l’empenyiment del líquid
4) Amb les dues indicacions de la balança, calcula la
força que fa el cos en l’aigua
5) Comprova la igualtat (aproximada, a causa dels errors experimentals)
de la força sòlid-líquid i de la força líquid-sòlid
i, per tant, la validesa de la llei d’acció i reacció.
|
T
és la força que indica el dinamòmetre. Si el sòlid
no està submergit, tindrem:
|
 |
N
és la força que indica la balança. Si el sòlid
no està submergit, tindrem:
|
 |
Per exemple, suposem les dades següents:
La indicació inicial de la balança és
691,6 g, que equival a una força de 6,78
N, i la indicació final és
759,8 g, que equival a 7,45
N.
La indicació inicial del dinamòmetre és 0,98
N i la final, amb el sòlid submergit, 0,31
N.
Amb això tenim que:
| Inici |
|
|
| 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)
|
|
|
4/9 
