núm 2 |
Tardor del 2008 |
Societat Catalana de Física |
| Inici |
| Sumari |     8/9  |
 | El racó obscur Xavier Jaén |
| La intenció d'aquesta secció és anar aclarint tot aquells temes relacionats amb (la didàctica de) la física que, en el millor dels casos, provoquen polèmica i, en d'altres, irritacions infundades. Comencem amb les forces de l'inèrcia. |
  Les forces d'inèrcia, existeixen?Introducció
Analitzem quan i com hem d'entendre els efectes de l'inèrcia. No podem dir simplement "la força centrífuga no existeix" i no atribuir a cap força les nostres "sensacions internes". La llei de moviment de NewtonUna força sobre un objecte de massa m l'accelera segons
Aquesta relació és vàlida per a qualsevol
observador situat en un sistema inercial
on Sobre un cos actua una força De tota manera, la La relativitat del movimentLa trajectòria dels objectes és relativa a l'observador. Aquí en tenim un parell d'exemples. En el primer cas ( figures 3 i 4), un camió viatja a velocitat constant. Es llença una pilota des del camió. Tant l'observador del camió com el del terra són inercials, però observen trajectòries notablement diferents.
En el segon cas ( figura 5) un cotxe, després d'anar per una recta, pren un revolt a velocitat de mòdul constant. La casset que hi ha a sobre del tauler llisca respecte d'aquest. Segons l'observador del cotxe (no inercial), la casset fa una trajectòria més o menys recta i accelerada cap a la seva dreta. Una gavina vola en la direcció de la recta, s'atura un moment sobre la corba (observador inercial) i observa des de dalt (el cotxe és descapotable!) que la casset fa una trajectòria recta i amb velocitat uniforme.
El que és notable és que, en el primer cas, tan
l'observador del camió com el de terra aplicaran la mateixa llei de moviment
de Newton, No és l'argument existencialista el que ens porta a
fer servir sistemes inercials. L'argument és de senzillesa. A la física
li costa molt discutir sobre temes absoluts. Li agrada mantenir-se en el debat
constant. És així com sorgeixen noves idees.Tinguem en compte
que hi ha un corrent de pensament (principi de Mach: http://en.wikipedia.org/wiki/Mach's_principle
|
|||||||||||||||||
La
veritat és que és molt difícil convèncer els estudiants
que el pessigolleig que senten quan pugen a les muntanyes russes és degut
a unes forces que no existeixen. El problema sorgeix molt cops perquè
el debat queda tallat amb aquesta negació existencial tan severa. El
que podem fer és trobar explicacions a aquestes sensacions sense necessitat
de carregar les tintes amb qüestions existencials. En tot cas l'existència
o no d'aquestes forces dependrà de si les necessitem o no per explicar
el que ens envolta. Com passa en altre casos, la força no és un
concepte absolut. 
.
,
és a dir quan el mateix observador no està accelerat. El que passa
és que, quan les forces actuen sobre nosaltres mateixos, ens venen moltes
ganes de fer d'observadors. Però en aquest cas no serem un observador
inercial!
La
llei de moviment de Newton per a un sistema no inercial 
,
que es traslladi amb una acceleració (coneguda en funció del temps)
respecte d'un sistema
inercial, resulta ser
és
la força d'inèrcia i 
la força exterior. Si a més considerem observadors no inercial
sotmesos a rotacions la llei de Newton s'embolica una mica més.
, respecte d'un observador inercial. Si ens agafem a aquest cos i volem seguir
fent d'observador, serem no inercials
. Lògicament
no observarem cap acceleració en el cos malgrat estar afectat per una
força 
. Els dos
observadors són inercials. En canvi, en el segon cas, l'observador del
cotxe hauria d'aplicar una llei de moviment que tingués en compte que
no es tracta d'un observador inercial. Aquest observador no només es
trasllada sinó, que també gira. La seva llei de moviment (per
a descriure el moviment horitzontal) serà francament enrevessada, encara
que les forces externes (no inercials) siguin nul·les! Res a veure amb
la senzillesa de la llei de moviment d'un observador inercial qualsevol, sobretot
tenint en compte que les forces externes son nul·les: 
.
Un
model de cos
la seva longitud natural i 
la constant elàstica. Per una molla amb massa aquesta llei val tan si
la molla està en repòs o si està en moviment uniforme.
També val si la molla es mou acceleradament i no te massa ! Això
últim ens interessa per tal de simplificar el problema.
La
situació "normal"
Des
del terra del cas anterior ens llencem en caiguda lliure, és a dir, ens
desfem de la normal, tal com es veu en la figura 8. Pensem que inicialment la
longitud de la molla és la del cas anterior. Per evitar complicacions
innecessàries podem introduir un fregament viscós a la molla per
tal que no vagi oscil·lant tota l'estona. Així al cap de ben poc
d'iniciar la caiguda el cos sencer deixa de vibrar i es mou com un tot amb la
mateixa acceleració g.
És clar que ara 
M'empenyen
. 
M'estiren
Amb
una corda
Amb
un terra
| Sumari | 8/9 |
| Inici | ||
| ISSN:
1988-7930 Adreça a la xarxa:
www.RRFisica.cat Adreça electrònica:
redaccio@rrfisica.cat
difusio@rrfisica.cat |
||
    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) |
||