La solució del problema del número anterior la trobareu junt amb l'enunciat seguint l'enllaç: Star Trek Destrals i llenyatairesLa
primavera passada, passejant per Sant Pol, vam anar a veure una
interessant exposició sobre destrals. Destrals eina de construcció i deconstrucció.
a cura de Martí Boada, David Jou, Perejaume i els Amics de
les Arts. Només la barreja ja és engrescadora.
Així que cap a dins. Vam poder veure destrals de tota mena, no
cal dir-ho. També vàrem poder entreveure la física
del llenyataire-destral i de la destral-tronc. Ja veieu per on anem. El
problema que us proposem està netament inspirat en aquesta
exposició! Enunciat 
Un llenyataire treballa amb una destral tallant un tronc tal com es
veu a la figura. La longitud del conjunt braç-mànec és
de L=1 m
. Com que el pal és lleuger la massa de la destral es concentra
en el seu extrem, amb un valor de
m=1,5 kg . El llenyataire alça la destral fins
a la possició vertical i, mantenint el braç sempre estirat,
imprimeix una força de mòdul constant, F=17
N, a aquesta massa. La destral impacta quan el braç és
en posició horitzontal. Com a bon llenyataire que és, en
el moment de l'impacte deixa de fer força i afluixa la mà
per tal que la massa impacti lliurememt, així evita el rebot. Ens
interessa conèixer:
a) Energia cinètica de la massa en el moment
de l'impacte.
b) Velocitat de la massa en el moment de l'impacte
c) Quina força hauria de fer el llenyataire si
volgués impactar amb una velocitat de 10
m/s.
d) Si el llenyataire fes tota l'estona la mateixa força,
F=17
N, per ajudar a retornar la destral al punt més alt, mantenint
el braç sempre estirat, a quina velocitat hi arribaria.
e) Per fer que la destral retorni al punt més
alt amb velocitat nul·la el llenyataire fa una força de
F=17
N durant la meitat del recorregut. Quina força ha de fer
durant la segona meitat.
|
 |
Aquí teniu la soulció:
Solució
| En general tenim  ,
on és el
treball de la força externa, en el nostre cas  .
Notem que la força té el mateix sentit que el recorregut
(excepte en el resulat de l'apartat e que encara s'ha
de mirar): el treball és positiu. Prenem l'origen d'energia potencial
gravitartòria en la posició de l'impacte.
| a) La situació
inicial és a dalt, on només hi ha energia potencial.
La final és a baix, on només hi ha energia cinètica.
Coneixem la força, però no la velocitat final. |
|
b) 
|
 |
| c) La situació
inicial és a dalt, on només hi ha energia potencial. La final
és a baix, on només hi ha energia cinètica. Coneixem
la velocitat final, però no la força: |
|
| d) La situació
inicial és a baix, on l'energia és nul·la. La final
és a dalt on l'energia és cinètica i potencial. Coneixem
la força, però no la velocitat final: |
|
|
e) Aquest cas
el tractem en dos trams.
Tram 1/2: la situació inicial és a baix.
L'energia inicial és nul·la. La final és a la meitat
del recorregut, on l'energia és cinètica i potencial. Coneixem
la força, però no l'energia cinètica final: |
|
|
Tram 2/2: la situació inicial és a la
meitat del recorregut. L'energia inicial és cinètica i potencial.
La situació final és a dalt, on només hi ha energia
potencial. Coneixem l'energia cnètica final (nul·la), però
no la força:
|
|
| La força ens dóna un resultat positiu, la qual
cosa vol dir que si no la féssim, la destral no arribaria a dalt.
Si hagués donat un resultat negatiu voldria dir que la força
l'hauríem de fer en sentit contrari al recorregut, és a dir,
que hauríem de frenar la destral. |
|
| 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)
|
|
|
8/8 
