3.3 Un darrer cop d’ull a les atraccions

Abans de marxar del parc d’atraccions farem un darrer cop d’ull a algunes altres atraccions que ens permetran repassar el que hem estat estudiant.

1. Suposarem que en aquesta torre les persones, ben subjectades, són elevades al capdamunt de la torre, a 90 m d’altura sobre el terra. De cop, la part mòbil és alliberada i baixa en caiguda lliure fins als 30 m d’altura, que comença a frenar fins a arribar suaument a terra.

a) Ens fixarem en un dels quilos d’una de les persones. Quina és la seva energia potencial gravitatòria al capdamunt de la torre?

b) Quina força haurà de fer l’aparell per frenar-lo en 30 m?

c) Durant la frenada, un persona estarà suportant una gravetat aparent quantes vegades superior a la normal?

Les g de les acceleracions

Els pilots de curses de cotxes o d’avions militars solen sofrir en alguns moments fortes acceleracions, ja sigui per augment o disminució de la velocitat o per canvi de direcció. Això els fa sentir que aparentment pesen més o menys del normal. És el mateix que notem quan un ascensor accelera o frena vigorosament, però més fort. Per exemple, si noten que pesen el doble parlen de 2 g (on ‘g’ no vol dir ‘gram’ i, per tant, no és una unitat del sistema internacional ni és la intensitat del camp gravitatori, que –atenció!– es representa amb la mateixa lletra).
Aquesta unitat és útil per valorar el perill que pot suposar per al cos humà aquestes acceleracions, més greus com més durin. l, com més gran sigui més augmenta el pes aparent de la sang i per això es pot produir inconsciència o fins i tot la mort si dura gaire.

Aquests són alguns valors típics d’algunes acceleracions:

(Wikimedia)

2. Aquestes cadires voladores giren mentre pugen i baixen per una torre.
a) Per què estan inclinats els cables dels que pengen les cadires?
b) Què passa amb aquesta inclinació si la velocitat de gir augmenta? Per què?
c) Què passarà amb aquesta inclinació quan tot l’artefacte s’acceleri breument cap avall?

3. En aquesta atracció infantil el nen es subjecta a un arnès penjat de cordes elàstiques que li permeten fer grans salts. A sota hi té un llit elàstic per impulsar-se més.
a) Quin seria el diagrama de forces sobre el nen en el moment que està accelerant cap amunt? I quan es frena mentre està pujant?
b) En quin moment el sistema té el màxim d’energia potencial gravitatòria? I d’energia potencial elàstica? En quin moment la suma d’energies potencials és màxima?

4. I bé, anem marxant que ja han sortit a escombrar. Si aguantem un escombra com en el dibuix i anem acostant els dits, l’escombra no es desequilibra per molt que els acostem.

a) Per què un dels dits llisca millor que l’altre?
b) Per què els dits es troben justament sota el centre de gravetat de l’escombra?

5. I per acabar la unitat, algunes activitats de síntesi:

a) Tornem al títol de la unitat. Què diries que tenen en comú? Com a mínim tres coses, i una és l’emoció. En què s’assembla el funcionament de les muntanyes de russes amb el dels castellers? Pensa-hi, exposa les teves opinions, discuteix-les amb els companys i finalment argumenta per escrit les respostes.
b) Com s’ho fan els arquitectes i els enginyers per dissenyar estructures estables? Quina mena de càlculs fan per saber si una estructura serà o no estable abans de construir-la? Com ho fan per dissenyar artefactes que es moguin amb seguretat?

PER APROFUNDIR-HI

Investiguem?

6. Amb el que saps de forces i energies pots fer alguna activitat de recerca individual. Fer una llista de mesures de seguretat en un circuit de motociclisme i argumentar-les científicament? Analitzar el moviment en una atracció de fira i les forces que suporta? Estudiar les forces que sostenen un pont? O un edifici d’estructura atrevida? Com s’aguanta una església romànica? I una catedral gòtica? I una estructura moderna? Enregistrar el moviment d’un objecte llançat enlaire i rodant per analitzar el moviment del seu centre de gravetat?… T’animes a fer-ne alguna i presentar els resultats?

◀︎ 3.2 I quan el castell fa llenya… no es fan mal?

Annex 1. Resum de magnituds mecàniques ►

Hits: 4