Embed Size (px)
Citation preview
Ciènciesde la Naturalesa
4. Solucionari del Quadern de l’alumne
2ESO
A. Caamaño, J. de Manuel, R. Grau, D. Obach, E. Pérez-Rendón
3_C_NAT_CAT_2_SOL QUAD.qxp 4/11/08 10:29 Página 1
L’acció de les forces1. Llegeix les frases següents i subratlla les que continguin la paraula força amb el significat que li donem
en física.• La força del vent era tan gran que va fer caure molts arbres.• Hi havia força ambient al concert.• En Joan va fer molta força per aixecar el televisor.• El jugador va xutar amb molta força la pilota, que va entrar per l’escaire de la porteria.• La Núria estava força contenta.
� Quins efectes pot produir una força en actuar sobre un objecte?
Tipus de forces2. Classifica les accions següents amb el tipus de força que actua en cada cas. Uneix amb una fletxa segons
correspongui.
� Ara, classifica les forces a distància apuntant la lletra on correspongui.
Forces magnètiques: A
Forces gravitatòries: D
Forces electrostàtiques: E
7
11Forces
• Força a distància
• Força de contacte
La força dels imants de la porta d’una nevera.
La força que fa l’arquer en tensar la corda d’un arc.
La força que fa un jugador de futbol en xutar una pilota.
La força que actua sobre la pilota de futbol quan està suspesa en l’aire.
La força que fa que s’aixequin els cabells secs quan ens pentinem.
•
•
•
•
•
A
B
C
D
E
Una força, en actuar sobre un objecte, és capaç de fer-lo passar del repòs al moviment, de canviar-ne lavelocitat o la direcció del moviment, i de deformar-lo.
Unitat 01 4/11/08 10:40 Página 7
Forces
8
Pesem igual a la Terra que a la Lluna?3. Segurament hauràs vist fotografies o pel·lícules dels astronautes que van caminar per la Lluna amb ves-
tits espacials. Un astronauta vestit d’aquesta manera a la Terra pesaria uns 1 800 N. A la Lluna tindria unpes de 300 N. A la Lluna els objectes pesen menys perquè la força d’atracció és més petita que a la Terra.Aquestes diferències en el pes d’un mateix objecte a la Terra i a la Lluna les trobem també en els altres pla-netes del sistema solar, tal com es pot veure en les dades de la taula següent.
a) Quin és el planeta de massa més gran? I el planeta de massa més petita?El planeta Júpiter és el de massa més gran. El planeta Mercuri és el de massa més petita.
b) Quin és el pes d’un paquet de sal d’1 kg a la Terra? 10 N.c) I a la Lluna? 1,6 N. d) I a Mart? 4 N.e) En quin planeta pesaria més? I en quin pesaria menys?
� En Daniel es pesa en una bàscula i comprova que la seva massa és de 50 kg.
a) Quant pesa?
b) Quant pesaria a la Lluna? Diries que s’ha aprimat? Quan val la seva massa?El pes a la Lluna = 50 kg � 1,6 N/kg = 80 N. No s’ha aprimat. La seva massa és la mateixa, 50 kg;el que canvia és el pes.
c) I a Júpiter?c) El pes a Júpiter = 50 kg � 26 N/kg = 1.300 N.
d) I tu, quant pesaries a Mercuri?L’alumnat ha de multiplicar la seva massa per 4 N/kg.
e) En quin astre podries fer salts amb més facilitat?A la Lluna, ja que és en l’astre on la força d’atracció és més petita.
Astres Massa de l’astre respectede la massa de la Terra,el valor de la qual s’ha
agafat com a 100
Força gravitatòria sobre un objecte
d’1 kg de massa (N)
Mercuri 6 4
Venus 80 9
Terra 100 10
Mart 10 4
Júpiter 31 . 700 26
Saturn 9 .500 11
Lluna 1 1,6
Pesaria més a Júpiter i menys a Mercuri i Mart.
Pes d’en Daniel = 50 kg � 10 N/kg = 500 N.
Unitat 01 4/11/08 10:40 Página 8
Forces
9
Representació de les forces4. Dibuixa sobre les il·lustracions les forces que s’indiquen a continuació.
a) La força gravitatòria i la força que fa la mà sobre la poma.b) La força que fa la mà sobre la paret.
� Fixa’t en les fletxes, que representen forces diferents, i respon les preguntes que s’indiquen.
1 cm = 2 N
1) F1 = 5 N 4) F4 = 3 N
5) 6)
F5 = 3 N F6 = 1 N
7)
F7 = 8 N
2) 3)
F2 = 4 N F3 = 10 N
a) Quina és la intensitat de cada força? Escriu al costat de cada fletxa el valor de la intensitat de la força.b) Quines forces tenen la mateixa direcció?
La 1 i la 5; la 3 i la 6, i la 4 i la 7.c) Quines forces tenen la mateixa direcció i el mateix sentit? La 4 i la 7.
I la mateixa direcció i el sentit contrari? La 1 i la 5, i la 3 i la 6.d) Quines tenen el mateix punt d’aplicació? La 6 i la 7.
� Dibuixa, mitjançant una fletxa, les forces que actuen sobre aquest objecte en cada moment. Fes servir l’es-cala 1 cm = 5 N.
a) Una força de 10 N amb sentit sud.N
Unitat 01 4/11/08 10:40 Página 9
b) Una força de 5 N amb sentit nord-oest.
c) Una força de 15 N amb sentit est.
Suma de forces5. Fixa't en les forces representades en els casos següents. Dibuixa la força que en resulta.
i determina’n la intensitat.Escala 1 cm = 100 N Escala 1 cm = 1 .000 N
Forces
10
A B
F1 F250 N
N
N
F1
F2
F1
F2
No està en equilibri, ja que la forçacap amunt és més gran que el pesdel globus, de manera que el globuscada vegada va a més velocitat.
Equilibri. Les dues forces verticalssón iguals i de sentit contrari; la re-sultant és zero. L’objecte es mantéquiet.
Equilibri6. Fixa’t en les figures següents. Indica en quins casos et sembla que l’objecte està en equilibri i per què.
Unitat 01 4/11/08 10:40 Página 10
La unitat de la pressió1. Omple els buits de les oracions següents:
• El nom de la unitat de la pressió és pascal i el seu símbol és Pa.
• Un pascal és la pressió que fa una força d’un newton sobre una superfícied’un metre quadrat.
� Fixa’t en les figures següents: mostren la mateixa capsa sobre el terra; en primer lloc, descansant sobre la caramés petita i, en segon lloc, descansant sobre la cara més gran.
• En quin cas la pressió que fa la capsa sobre el terra serà més gran? L’1.Per què? Perquè la força és la mateixa però la superfície de suport és més petita.
• Les mides de la capsa són: 0,20 m � 0,20 m � 1,0 m. Si el pes de la capsa és de 200 N, determina la pressió que fa en els dos casos.
1) Superfície de la base: S = 0,20 m � 0,2 m = 0,040 m2
Pressió: P = = = 5.000 N/m2 = 5.000 Pa
2) Superfície de la base: S = 0,20 m � 1,0 m = 0,20 m2
Pressió: P = = = 1.000 N/m2 = 1.000 Pa
11
22Pressió
1) 2)
FS
200 N0,20 m2
FS
200 N0,040 m2
Unitat 02 4/11/08 10:41 Página 11
Pressió
12
2. Quina pressió exerceixes sobre el terra?• Vols determinar la pressió que exerceixes sobre el terra quan estàs dret. Què necessites saber?
• El meu pes i la superfície de contacte dels peus amb el terra.
• Explica com ho pots determinar i quin material necessites per fer-ho.
• El pes es pot determinar amb una bàscula. Mesurem la massa i, multiplicant per 10 N/kg, obtin-drem el pes. La superfície dels peus la podem determinar col·locant-los sobre un paper quadricu-lat i dibuixant-hi el contorn de les sabates amb un llapis. Es compten els quadrets i es calcula lasuperfície multiplicant el nombre de quadrets per la superfície d’un quadret. La pressió la deter-minaríem dividint el pes per la superfície
• Fes una estimació de la pressió que creus que exerceixes: resposta oberta.
• Mesura del pes: massa � 10 N/kg.
• Mesura de la superfície dels peus:
• Pressió exercida sobre el terra:
P = = Atenció a les unitats. La superfície s’ha d’expressar en metres quadrats.
• La pressió que has determinat s’assembla a la que havies predit? Resposta oberta.
• Com seria la pressió si t’aguantessis sobre un sol peu? Calcula-la.
• La pressió seria, aproximadament, el doble, ja que la superfície és la meitat. Es calcula multiplicantper 2 la pressió calculada anteriorment.
• Imagina’t que et poses unes xanques. Si la superfície de la base de cada xanca és de 0,004 m2, quinapressió exerciries si t’aguantes sobre les dues xanques? I si ho fas sobre una?
• La superfície de les dues xanques seria 0,008 cm2.
• Les pressions es determinarien dividint el pes per la superfície de les dues xanques, en el primer cas,i per la superfície d’una xanca, en el segon cas.
3. La pressió en els líquids
a) Completa el dibuix següent, que representa un recipient ple d’aigua amb tres forats, dibuixant elsrajos d’aigua que surten dels forats. Explica els dibuixos que fas.
F (pes)S
Resposta oberta. Els alumnes expliquen els dibuixos que han feti per què.
Unitat 02 4/11/08 10:41 Página 12
Pressió
13
b) Fixa’t en la il·lustració. Dibuixa, mitjançant fletxes, les forces que fa l’aigua sobre cada cm2 de les pa-rets de la presa, el vaixell i el submarinista.
c) En David i la Sílvia han fet un experiment per mesurar la força ascensional sobre dues esferes (A i B)que tenen un volum diferent. Amb un dinamòmetre han pesat cada una de les esferes. A continua-ció les han pesades dins de l’aigua i han elaborat una taula amb les dades obtingudes per determi-nar les forces ascensionals.
• Mira les dades de la taula. On pesen menys les esferes, a fora de l’aigua o a dins? Com ho expliques?
• Pesen menys dins l’aigua. Per la força ascensional que exerceix l’aigua cap amunt.
• Com creus que es pot calcular la força ascensional?
• Es pot calcular la força ascensional de cada cos restant el seu pes fora de l’aigua del pes dins del’aigua.
• Completa la taula, calculant la força ascensional i indicant el volum de cadascuna (escriu «gros»o «petit»).
Pes Pes a dins de l’aigua
Força ascensional Volum
A 5 N 1 N
B 6 N 4 N
5 N – 1 N = 4 N gros
6 N – 4 N = 2 N petit
Unitat 02 4/11/08 10:41 Página 13
Pressió
4. La pressió atmosfèrica: l’experiència de Torricelli
Si omplim un got amb aigua i el submergim parcialment cap per avall dins d’un recipient amb aigua, lade dins del got no surt. Com és que passa això? Aristòtil, filòsof grec que va viure fa més de 2.000 anys,ho va explicar dient que la naturalesa tenia horror al buit: l’aigua no sortia del got perquè, si en sor-tís, com que no hi podria entrar aire, l’espai que hi quedaria seria buit i això no era possible.
Tanmateix, al segle XVII un italià anomenat Evangelista Torricelli va trobar una manera de fer el buit.Torricelli va omplir amb mercuri un tub de vidre d’un metre de llarg tancat per un extrem. Va submer-gir una mica el tub invertit en una cubeta que també contenia mercuri. El mercuri va baixar fins a unaaltura d’uns 76 cm per sobre del mercuri de la cubeta. Com que no hi havia res per sobre del mercuridel tub, Torricelli havia fet el buit.
Torricelli va explicar aquell fet dient que l’aire de l’atmosfera exercia una pressió sobre la superfície delmercuri de la cubeta. Així doncs, segons ell, el mercuri del tub havia baixat fins que la pressió del seupes havia estat igual que la pressió atmosfèrica. Molta gent no va acceptar l’explicació de Torricelli.
Un científic francès, Blaise Pascal, va ajudar a convèncer la gent que l’explicació de Torricelli era correcta.Va pensar que si la pressió de l’atmosfera suportava la columna de mercuri, aquesta columna seria méspetita dalt d’una muntanya. Allà, la pressió de l’atmosfera és més baixa. Així doncs, Pascal va escriure ala seva germana, que vivia prop del Puy du Dôme, una muntanya de 1.500 m d’altitud, perquè fes l’ex-periment de Torricelli al cim. Quan ho va fer, l’altura de la columna de mercuri va ser només de 70 cm.D’aquesta manera, Pascal va obtenir la prova per confirmar la teoria de la pressió atmosfèrica.
a) Qui va dir que la natura té horror al buit?
b) Com explica Aristòtil el fet que l’aigua del got no surti?
c) Qui va aconseguir fer el buit? Com ho va fer?
d) Com explica Torricelli el fet que l’aigua del got no surti?
e) Quin científic estava d’acord amb la interpretació de Torricelli?
f) Per què la columna de mercuri de l’experiència de Torricelli és més petita dalt d’una muntanya quea nivell del mar?
14
L’aigua no surt perquè si ho fes quedaria un espai sense res, buit, i això no és possible.
Torricelli. Ho va fer omplint amb mercuri un tub d’un metre de llarg tancat per un extremi submergint-lo una mica capgirat en una cubeta amb mercuri. El mercuri va descendirfins a una altura d’uns 76 cm.
Torricelli ho explica perquè considera que l’aire fa una pressió sobre la superfície de l’ai-gua del recipient que impedeix que l’aigua surti.
Blaise Pascal.
Perquè, dalt la muntanya, el gruix (altura) d’aire que hi ha sobre la muntanya és més pe-tit que a nivell del mar.
Aristòtil.
Unitat 02 4/11/08 10:41 Página 14
1. La velocitat mesura la rapidesa.
� Aquest plànol mostra la ubicació del centre on estudien l’Omar, la Cristina, la Maria i en Lluís. També indica laposició de casa seva i el temps que tarden a arribar al centre cada dia.
2. Tria la resposta correcta.
a) La distància recorreguda dividida pel temps que hem trigat es diu:
1. Velocitat.
2. Velocitat mitjana.
3. Acceleració.
b) L’acceleració mitjana és:
1. La velocitat dividida pel temps.
2. L’augment de la velocitat per unitat de temps.
3. La variació de la velocitat en cada unitat de temps.
c) La gràfica posició-temps ens permet determinar:
1. On és el mòbil a cada instant.
2. El temps.
3. La força.
15
33Força i moviment
Tenint en compte que trien el camí més curt,digues:
a) A quina distància de l’escola és cada casa?(Mesura la distància sobre el plànol del ca-mí més curt tenint en compte l’escala).
b) Qui va més ràpid a l’escola?
Casa de l’Omar (6 min)
Casa d’en Lluís (3 min)
Casa de la Cristina 50 m
Casa de la Maria (10 min)Escola
Les velocitats en m/min: l’Omar és el mésràpid, va a 41,6 m/min; després la Maria,a 35 m/min; en Lluís, 53,3 m/min; i laCristina, 23,7 m/min.
La de l’Omar, a 250 m; la de la Maria, a350 m; la d’en Lluís, a 16 m, i la de la Cris-tina, a 166 m.
Unitat 03 4/11/08 10:44 Página 15
Força i moviment
16
d) La gràfica velocitat-temps ens dóna una idea de:
1. El lloc on és el mòbil a cada instant.
2. La velocitat del mòbil a cada instant.
3. El temps.
e) Una força:
1. És causa de moviment.
2. És causa de canvi en el moviment.
3. És necessària perquè un objecte es mantingui en moviment.
f) Per a un mateix objecte:
1. Com més gran sigui la força que actuï, més ràpid anirà.
2. Com més gran sigui la força que actuï, més acceleració tindrà.
3. Com més gran sigui la força que actuï, menys acceleració tindrà.
3. Quin és el nedador més ràpid?La taula següent ens proporciona els temps que han invertit diversos nedadors en diferents curses.
Cursa Nedador Tempsl100 m lliures
Joan 60 s
Maria 65 s
Carles 68 s
Rosa 70 s
200 m esquena
Esteve 144 s
Lluís 150 s
Carme 140 s
Cristina 145 s
400 m lliures
Josep 272 s
Pere 250 s
Eulàlia 330 s
Teresa 270 s
a) Quina és la velocitat mitjana del nedador més ràpid en cada cursa?
En la cursa dels 100 m lliures.
El més ràpid va ser en Joan,
amb una velocitat mitjana = = 1,7 m/s
En la cursa dels 200 m esquena.
En la cursa dels 400 m lliures.
b) Quin ha estat el nedador més ràpid de tots?
100 m
60 s
La més ràpida ha estat la Carme, amb una velocitat mitjanade = = 1,4 m/s.200 m
140 s
El més ràpid ha estat en Pere, amb una velocitat mitjanade = = 1,6 m/s.400 m
250 s
En Joan.
Unitat 03 4/11/08 10:44 Página 16
4. Comparació de cotxes. La taula següent mostra les característiques de quatre models de cotxes:
a) Quin és el cotxe que té una acceleració més gran? Explica què vol dir tenir més acceleració.
b) Calcula la seva acceleració en m/s2.
c) Quina relació hi ha entre la massa d’un cotxe i l’acceleració? Tria dos models com a exemple.
d) Quina relació hi ha entre la força de tracció d’un cotxe i l’acceleració? Tria dos models com a exemple.
5. Estudi experimental d’un moviment
Tothom sap que un atleta no mantéla mateixa velocitat durant tot el tra-jecte d’una cursa.
• Fes una suposició de la maneracom pot variar la velocitat d’unatleta en els 200 m llisos.
• Sense considerar valors numèrics,dibuixa de manera aproximada lagràfica distància-temps del cas quehas suposat. Resposta oberta.
Força i moviment
17
Model Motor (cubicatge i potència)
Massa Temps per passarde 0 a 100 km/h
Velocitat màxima
1 1,6 L,120 CV 1 . 065 kg 9,1 s 203 km/h
2 1,6 L, 120 CV 1 .145 kg 9,8 s 201 km/h
3 1,6 L, 175 CV 1 . 205 kg 7,6 s 220 km/h
4 1,6L, 175 CV 1 .130 kg 7,1 s 225 km/h
Distància (m)
Temps(s)
El que té l’acceleració més gran és el cotxe 4, perquè és el que tarda menys temps a aconseguir el ma-teix increment de velocitat.
Es passa la velocitat a m/s: 100 km 100.000 m
Com menys massa, més acceleració amb motors iguals. Models 1 i 2, o models 3 i 4.
Com més força, més acceleració amb masses iguals. Models 2 i 4.
Com que l’increment de la velocitat en 7,1 segons ha es-tat 27,7 m/s, la seva acceleració és:
h 3.600 s= = 27,7 m/s
27,7 m/s7,1 s
= 3,9 m/s2
Un cas possible podria ser el queexpliquem: el corredor, al princi-pi, augmenta la velocitat; després,la manté constant, i tot seguit, ladisminueix i la manté constantfins al final.
Unitat 03 4/11/08 10:44 Página 17
� Dissenya un experiment per comprovar la variació de la velocitat que experimenta un company o companya declasse en una cursa de 200 m feta al pati.
� Et proposem l’experiment següent.
Material:• cinta mètrica de 20 m• 10 cronòmetres
Procediment:• Marca un recorregut recte de 200 m, i fes marques cada 20 m.• A cada marca, hi ha d’haver un alumne amb un cronòmetre.• El corredor se situa a l’inici del recorregut.• A un senyal, el corredor comença a córrer i s’engeguen tots els cronòmetres.• Quan el corredor passa per cada marca s’atura el cronòmetre que toqui.• A una taula com la de la dreta es recullen les dades.
� Fes la gràfica distància-temps a partir dels valors recollits a la taula.
� Recull a la teva llibreta un informe de les diferències entre la gràfica distància-temps del corredor suposat i laque heu obtingut amb la cursa d’un company o companya de classe.
Força i moviment
18
Distànciaen metres
Tempsen segons
0,0 0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
200,0
Distància (m)
Temps(s)
Resposta oberta.
Resposta oberta, segons les dadesrecollides.
Unitat 03 4/11/08 10:44 Página 18
1. L’energia és necessària perquè les coses es moguin, funcionin o s’escalfin.
• L’energia elèctrica s’origina en una central elèctrica que pot ser: nuclear, hidràulica, eòlica, etc.
• L’energia tèrmica s’origina en una combustió.
• L’energia lumínica procedeix del Sol o d’una làmpada.
• L’energia química dels aliments prové de manera indirecta del Sol.
• L’energia química de les piles prové d’una reacció química.
• L’energia cinètica del rellotge prové de l’energia potencial gravitatòria dels pesos.
L’energia es manifesta de formes diferents
2. Relaciona les expressions de l’esquerra amb les corresponents de la dreta.
• és l’energia gravitatòria de l’aigua.
• és l’energia de les piles, dels aliments, del petroli, etc.
• és l’energia que es pot obtenir de les plantes i de les restes orgàniques.
• és l’energia que s’obté en trencar el nucli de substàncies com l’urani.
• és l’energia cinètica del vent.
• és l’energia d’una molla estirada o comprimida.
19
44Què és l’energia?
L’energia eòlica •
L’energia hidràulica •
La biomassa •
L’energia nuclear •
L’energia potencial elàstica •
L’energia química •
a) Encercla amb un llapis de color cadas-cun dels objectes del dibuix que neces-sitin energia; de color blau els objectesque requereixin energia elèctrica; decolor vermell els que necessitin energiatèrmica; i de color groc els que utilitzinaltres formes d’energia.
b) Les oracions incompletes següents indi-quen l’origen o la procedència de cadascu-na de les energies amb què funcionen elsobjectes de la figura anterior. Completa-lesamb les paraules següents, tenint encompte que pots repetir algunes paraules.
lumínica – reacció – central – Solcombustió – potencial gravitatòria –
hidràulica
Unitat 04 4/11/08 10:46 Página 19
Què és l’energia?
20
L’energia es converteix d’una forma a una altra3. Les figures mostren tres muntatges; a cadascun hi ha diferents transformacions d’energia. En el primer, només
has d’acabar les frases que indiquen la transformació d’energia que té lloc en cada dispositiu. En els altres dosmuntatges has d’afegir, per a cada dispositiu, la frase completa que indiqui la transformació d’energia.
Pila: l’energia química es transforma en energia elèctrica.
Motor: l’energia elèctrica es transforma en energia cinètica.
Pes: l’energia cinètica es transforma en energia potencial gravitatòria.
Làmpada: l’energia elèctrica es transforma en energia lumínica.
Cèl·lula fotovoltaica: l’energia lumínica es transforma en energia elèctrica.
Ventilador: l’energia elèctrica es transforma en energia cinètica.
Pes: l’energia potencial gravitatòria es transforma en energia cinètica.
Dinamo: l’energia cinètica es transforma en energia elèctrica.
Bombetes: l’energia elèctrica es transforma en energia lumínica.
Un esforç no sempre és treball4. Indica en quina de les figures s’està fent treball. Justifica la resposta.
A B
En el dibuix A, el treballador pujaun sac mitjançant una politja; enaquest cas es fa treball perquè unaforça origina un desplaçament.
En el dibuix B, la viatgera sosté lamaleta sense moure-la; en aquestcas no hi ha treball, perquè laforça no origina un desplaçament.
Unitat 04 4/11/08 10:46 Página 20
Què és l’energia?
21
Màquines5. La figura mostra màquines diferents. Seguint l’exemple de la primera màquina, assenyala l’esforç amb
fletxes blaves i la càrrega amb fletxes vermelles i amb mides relatives (si la màquina multiplica la força,la càrrega serà més gran que l’esforç; i si, en canvi, és multiplicadora del desplaçament, la càrrega serà méspetita que l’esforç).
Una màquina meravellosa: la bicicleta6. La bicicleta es fa servir com a mitjà de transport a tot el món. És una de les maneres més eficients de des-
plaçar-se d’un lloc a un altre i consumeix molta menys energia que qualsevol vehicle motoritzat. El seuconsum energètic només és comparable al vol dels ocells. Si passeges en bicicleta per un pla consumiràsla mateixa energia que si ho fas a peu, però ho faràs tres vegades més ràpid. Això vol dir que la bicicletanomés gasta la tercera part de l’energia necessària per fer el trajecte. A més, et canses menys perquè etdesplaces assegut i els teus músculs no han d’aguantar-te el pes del cos. Un altre avantatge de la bicicle-ta és que no contamina, perquè no fa servir combustibles fòssils. La bicicleta és una màquina estranya per-què no augmenta la força. Està dissenyada per multiplicar la distància. La bicicleta es mou progressiva-ment més lluny que els peus damunt del pedal, però hem d’empènyer amb molta més força amb els peusperquè les rodes funcionin. La bicicleta és una màquina multiplicadora de la distància.
� Quin d’aquests models triaries? Justifica la resposta.
de muntanya urbana plegable
Resposta oberta.
Unitat 04 4/11/08 10:46 Página 21
Què és l’energia?
22
Experiments amb la bicicleta7. Inventa un experiment que posi de manifest que la bicicleta és una màquina multiplicadora del des-
plaçament. A continuació et fem una proposta per fer l’experiment.
Material necessari:• bicicleta• cinta mètrica• pesos• cordill
Procediment:1. Col·loca una bicicleta amb les rodes cap amunt, com indica la figura, amb els engranatges que vulguis.
a) Atura una volta dels pedals; fixa’t quantes vegades gira la roda de darrere.b) Situant dos dinamòmetres a la roda de darrere i al pedal, podràs comprovar la relació entre l’esforç
i la càrrega.
2. Repeteix l’experiment amb altres engranatges per comprovar en quina circumstància un engranatge min-va l’esforç.
Conclusió:Escriu un informe sobre els avantatges de la bicicleta. Inclou els resultats de la investigació.
Resposta oberta.
Unitat 04 4/11/08 10:46 Página 22
23
55Calor i temperatura
Temperatura, energia tèrmica i calor1. Relaciona amb fletxes els termes de la dreta amb les definicions de l’esquerra; pot haver-hi més d’una
fletxa. Recorda que l’energia cinètica d’un cos o d’una partícula és Ec = 1/2 m v 2, en què m és la massa dela partícula i v és la velocitat.
• Suma de l’energia cinètica de totes les partícules que formen un cos.
• Depèn de l’energia cinètica mitjana de les partícules d’un cos.
• Depèn de la velocitat mitjana de les partícules que formen un cos.
• Transferència d’energia tèrmica entre dos cossos.
• Depèn de la velocitat de les partícules, de la seva massa i del nombre de partícules que hi ha.
• Depèn de l’energia cinètica de les partícules i del nombre de partícules que hi ha.
� Per què no hi ha transferència d’energia tèrmica quan es posen en contacte dos cossos que es troben a la ma-teixa temperatura?
La transferència d’energia cinètica té lloc com a conseqüència dels xocs de les partícules que tenen mésenergia amb altres que en tenen menys. Si de mitjana les partícules dels dos cossos tenen la mateixaenergia cinètica (es troben a la mateixa temperatura), llavors la transferència neta d’energia cinètica desde les partícules d’un cos fins a les de l’altre serà nul·la.
Energia tèrmica •
Temperatura •
Calor •
Unitat 05 4/11/08 10:48 Página 23
2. Per què s’encongeix un globus inflat quan el fiquem al congelador?Quan introduïm un globus inflat en un congelador observem que, després d’una estona, ha disminuït devolum. Mira els dibuixos i respon les preguntes.
a) Amb quina de les opinions estàs més d’acord?
a) Amb la C. El fred fa que les partícules es moguin més lentament.
b) Explica amb les teves paraules el perquè de la resposta anterior i digues per què no estàs d'acord ambles altres explicacions.
A B
C D
Calor i temperatura
24
El globus es fa més petit al conge-lador, perquè el fred fa més petites
les partícules de l’aire.El fred fa que les partícules
de l’aire s’apropin.
El fred fa que les partícules esmoguin més lentament.
El fred fa que el globus de goma s’encongeixi.
L’explicació podria ser la següent: la disminució de la temperatura fa disminuir la velocitat de les par-tícules i, consegüentment, xoquen menys vegades amb la paret interior del globus i amb menysforça; això fa que disminueixi la pressió interna que fa l’aire. La pressió atmosfèrica, que ara és su-perior, fa disminuir el volum del globus. Com a conseqüència d’aquesta disminució de volum, aug-menta la freqüència dels xocs i la pressió interna. La contracció finalitza quan les dues pressions, in-terna i externa, tornen a estar igualades.
El volum de les partícules és sempre el mateix i no depèn de la temperatura. L’explicació que consi-dera que el fred fa que les molècules s’apropin és de caràcter estàtic. L’apropament mitjà de les molè-cules es deu a la disminució de la velocitat. El globus (la goma del globus) no s’encongeix aprecia-blement pel fred; podem comprovar-ho posant un globus sense inflar a la nevera.
Unitat 05 4/11/08 10:48 Página 24
El termoscopi: un dispositiu per mesurar la temperatura 3. El 1592, Galileu va idear un instrument molt senzill per mesurar petites variacions de temperatura cor-
poral que es basava en la relació entre la pressió i la temperatura d’un gas. La figura mostra un termos-copi que és una variant del de Galileu, construït amb una llauna de refresc i un tub de plàstic o de vidretransparent molt prim.
� Explica per què el líquid puja quan escalfem la llauna aguantant-la amb les dues mans o bé quan la col·lo-quem directament al sol o li apliquem aire calent mitjançant un eixugacabells.
� Com influirà el volum d’aire atrapat a dins de la llauna en l’altura a la qual arriba la columna a una tempe-ratura determinada?
� Com influirà la variació de la pressió atmosfèrica?
Calor i temperatura
25
Si escalfem la llauna aguantant-la amb les dues mans,veiem que la columna d’aigua puja.
Aquest esquema mostra l’interior de la llauna, on hi ha una petita quantitat d’aigua acolorida.
En augmentar la temperatura, augmenta la velocitat mitjana de les partícules de l’aire i, en conseqüèn-cia, augmentarà la freqüència dels xocs i la pressió que fa l’aire sobre la superfície del líquid que hi ha ala llauna. Aquest excés de pressió farà pujar el líquid pel tub fins a l’augment de la pressió hidrostàtica.A la superfície del líquid podem dir que patmosfèrica + phidrostàtica = pressió de l’aire a l’interior de la llauna.
Com més gran sigui el volum de l’aire atrapat, més gran serà l’increment de volum en augmentar latemperatura; per tant, més sensible serà el termoscopi.
Si disminueix la pressió atmosfèrica, el nivell del líquid en el tub pujarà. Per tant, perquè l’aparell siguifiable com a mesurador de la temperatura, cal assegurar-se que la pressió atmosfèrica no varia.
Unitat 05 4/11/08 10:48 Página 25
Investigant quin líquid s’escalfa més ràpidament4. Volem investigar quin líquid, l’aigua o l’etanol (alcohol etílic), augmenta més de temperatura quan els es-
calfem igual.
� Dissenya un procediment experimental per poder respondre la qüestió plantejada.
a) Caldrà agafar la mateixa quantitat d’aigua que d’etanol?
b) Indica la quantitat d’aigua i d’etanol que agafaràs i les operacions i mesures que faràs.
• S’ha fet la investigació i s’han mesurat les dades següents:
m (aigua) = 100 g; Tinicial (aigua) = 20 °C; Tfinal(aigua) = 60°C;
m (etanol) = 100 g; Tinicial (etanol) = 20 °C; Tfinal(etanol) = 89,6°C
c) Quin dels dos líquids s’ha escalfat més?
d) Quin ha estat l’augment de temperatura de l’aigua? I de l’etanol?
– �T (aigua) =
– �T (etanol) =
e) Quin necessita més calor per augmentar la seva temperatura fins al mateix valor?
f) Quin dels dos líquids té una capacitat calorífica específica més gran?
g) Quantes vegades és més gran la capacitat calorífica específica de l’aigua que la de l’etanol?
c (aigua) �T (etanol)
c (etanol) �T (aigua)
Calor i temperatura
26
balança electrònica
escalfador elèctric
alcohol
flascó rentador amb aigua
vasos de 250 cm3
cronòmetretermòmetre
= = =
Sí, cal comparar la mateixa massa d’aigua que d’etanol.
Es prenen 100 g de cada líquid i es col·loquen en vasos de 250 cm3. Es mesura la temperatura inicial delslíquids amb un termòmetre i s’anota. S’escalfa amb un fogonet de butà durant el mateix temps, primerl’aigua i després l’alcohol. El temps es mesura mitjançant un cronòmetre. Cal no modificar la flama.
L’etanol.
60 °C – 20 °C = 40 °C
89,6 °C – 20 °C = 69,6 °C
L’aigua.
L’aigua.
69,6 °C40 °C
1,74
Unitat 05 4/11/08 10:48 Página 26
27
Propagació de la calor66
1. Uneix les diferents formes de transferència d’energia amb la definició corresponent.
Conducció tèrmica •
Convecció tèrmica •
Radiació tèrmica •
� Les figures següents mostren diverses situacions on hi ha propag`````ació d’energia tèrmica. Digues qui-nes tenen lloc per conducció, per convecció, per radiació o per la combinació de més d’un mecanisme depropagació. Justifica la resposta.
• Forma de transferir energia tèrmica mitjançant el desplaça-ment cap amunt de les parts calentes de gasos o líquids res-pecte de les parts fredes.
• Forma de transferència d’energia tèrmica en forma de rajosque emeten els cossos calents i que escalfa els cossos quel’absorbeixen.
• Forma de transferir energia tèrmica com a conseqüència dela transferència d’energia cinètica que té lloc en els xocs en-tre les partícules més ràpides de la part calenta d’un cos i lesmés lentes de la part freda.
A B
C D
A, convecció. L’aigua méscalenta de la part inferior delrecipient puja a causa de laseva menor densitat, mentreque l’aigua més freda de lapart superior baixa a causade la seva major densitat.
B, radiació. El Sol escalfa perradiació (a través de rajos).
C, radiació i convecció. Elfoc escalfa per radiació, peròtambé per convecció en es-calfar l’aire circumdant.
D, conducció. La planxa ca-lenta escalfa i crema el noiper conducció. Tant la plan-xa com l’estufa escalfen perradiació.
Unitat 06 4/11/08 10:49 Página 27
Propagació de la calor
28
Informe de la investigacióObjectiu
Resultats
Investigació2. Quines superfícies absorbeixen millor la radiació tèrmica?
Totes les superfícies absorbeixen la radiació igual? Farem una investigació per esbrinar-ho. Investigarem tres su-perfícies: una de negra, una de reflectora i una de blanca o clara. Pensa com podries investigar aquesta qües-tió i escriu a la llibreta el mètode que seguiries. La figura adjunta et mostra el muntatge que podries fer.
• Fes la investigació.• Recull les dades obtingudes temperatura-temps i fes les grà-
fiques corresponents.• Ordena les superfícies de les que absorbeixen més bé la ra-
diació a les que ho fan pitjor.• Fes un informe del conjunt de la investigació i del resultat
obtingut.
Contrasta el teu mètode amb el que descriu el text següent:a) Agafem tres llaunes: una de negra, una de recoberta amb paper d’alumini i una altra de color clar
(també es pot recobrir de paper blanc). b) Omplim totes tres llaunes amb la mateixa quantitat d’aigua.c) Posem un termòmetre a cada llauna per mesurar la temperatura.d) Posem les tres llaunes en un lloc on rebin radiació solar directa o bé les escalfem mitjançant un fo-
cus de llum potent o una estufa elèctrica parabòlica.e) Mesurem la temperatura ambient i la temperatura de l’aigua de cada llauna a intervals de temps
regulars.f) Enregistrem aquestes dades en una taula temperatura-temps i representem gràficament les dades ob-
tingudes per a cada superfície.
Temperatura/ºC Temps/min Temperatura/ºC Temps/min Temperatura/ºC Temps/minSuperfície negra Superfície platejada Superfície blanca
Les respostes són obertes.
Resposta oberta
Resposta oberta
Unitat 06 4/11/08 10:49 Página 28
Conclusió:
3. Quins cotxes s’escalfen més: els blancs o els negres?
Tres alumnes fan prediccions, i les justifiquen, sobre quins cotxes –els negres o els blancs– s’escalfaranmés després d’estar exposats a la radiació solar, tenint en compte la radiació que reben del Sol i la queirradien. Llegeix les prediccions i comentaris que fan i digues amb quina estàs d’acord, si és que coin-cideixes amb cap, i per què et sembla que les altres no són correctes.
Propagació de la calor
29
A Els cotxes negres s’escalfaranmés perquè absorbeixen mésenergia del Sol.
C Els cotxes de tots dos colors s’hauran escalfat igual, perquè absorbeixen la mateixa quantitat d’energia del Sol.
B Els cotxes negres estaran més freds perquè irradien mésenergia.
Les respostes són obertes.
La resposta correcta és la A. Les superfícies negres absorbeixen més la radiació tèrmica que les superfí-cies blanques.
La B és incorrecta perquè, tot i que és cert que els cotxes negres irradien més calor, això no invalida quesiguin el que estan a una temperatura més alta, perquè també absorbeixen més energia. En els dos ti-pus de cotxes (blancs i negres), la temperatura final és una temperatura estacionària, ja que l’energiaabsorbida és igual que l’emesa, però en el cas dels cotxes negres, aquesta temperatura és més alta.
La C és incorrecta perquè les superfícies negres absorbeixen més la radiació tèrmica que les blanques.
Unitat 06 4/11/08 10:49 Página 29
4. Eficiència energètica
� El text següent explica què és l’eficiència energètica i algunes estratègies per aconseguir-la en un ha-bitatge. Llegeix el text i consulta la pàgina web de la «Vikipèdia» sobre eficiència energètica http://www.editorialteide/?8669 per saber quines recomanacions ens poden ajudar a l’hora de construiruna casa i de fer funcionar els electrodomèstics per tal de millorar l’eficiència energètica. Omple elquadre del final amb aquesta informació.
Un edifici energèticament eficient és aquell que minimitza l’ús de les energies convencionals (en par-ticular de l’energia no renovable), a fi d’estalviar i fer un ús racional de l’energia. L’eficiència energèticaes pot definir com el quocient entre l’energia útil utilitzada per un sistema i l’energia total entregada.També es denomina rendiment energètic. En la mesura que el consum d’energia per unitat de producteproduït o de servei prestat sigui cada vegada més baix, l’eficiència energètica augmenta. Tant la tecno-logia disponible com els hàbits responsables fan possible un consum d’energia més petit, fet que mi-llora la competitivitat de les empreses i la qualitat de vida personal.
El disseny i la construcció d’una casa amb paràmetres d’eficiència energètica és molt important per es-talviar energia. Les operacions diàries habituals que es fan en l’habitatge poden comportar un estalviconsiderable d’energia si es canvien les actituds. En la majoria dels casos n’hi ha prou si es tria un elec-trodomèstic de baix consum, o si es racionalitza el consum de la calefacció, de l’aire condicionat, de lail·luminació i de l’aigua calenta.
Propagació de la calor
30
Elements Breu explicació de les accions recomanades
Murs, sostres i parets
Orientació de l’edifici
Proteccions solars
Calefacció
Aire condicionat
Il·luminació
Cuina
Nevera
Aigua calenta
Rentadora i assecadora
Rentaplats
Millora de l’eficiència energètica d’una casa
Utilitzar materials que siguin bons aïllants tèrmics (finestres de doble vidre,etc.).
Construir la casa orientada al sud si s’està en l’hemisferi nord, per augmentar laradiació solar rebuda.
Introduir proteccions solars (persianes, tendals, etc.) per disminuir l’escalfamenta l’estiu.
Deixar entrar el màxim de radiació solar els dies assolellats. Tancar cortines i abai-xar persianes a la nit. No posar el termòstat per damunt dels 20 ºC.
No posar-lo a una temperatura inferior als 25 ºC.
Utilitzar llums de baix consum (alt rendiment). Sempre que sigui possible, utilit-zar la llum natural.
Fer servir cassoles i paelles de diàmetre superior al de la placa o zona de cocció.Taparsempre les cassoles. Utilitzar sempre que es pugui l’olla de pressió.
No introduir-hi aliments calents. No mantenir massa temps la porta oberta.
Dutxar-se en lloc de banyar-se. Regular la temperatura de l’escalfador de maneraadequada.
Utilitzar programes de rentat a la temperatura més baixa possible. Comprar ren-tadores que tinguin centrifugat a alta velocitat.
Aprofitar al màxim la capacitat del rentaplats. Fer un prerentat amb aigua freda.Seleccionar el programa adequat.
Unitat 06 4/11/08 10:49 Página 30
La propagació de la llum1. Fixa’t en la figura. S’han col·locat dues plaques foradades, P1 i P2, entre una pantalla blanca i un focus pun-
tual de llum, F.
a) Dibuixa els límits de la taca lluminosa que es veu sobre la pantalla.
b) Creus que el punt X estarà il·luminat? No.
c) Perquè el punt X quedi il·luminat, com has de desplaçar el focus F de llum, sobre la línia recta de punts?
d) Dibuixa en quin interval es pot trobar el focus F perquè el punt X estigui il·luminat.
La cambra obscura2. La figura mostra un esquema d’una cambra obscura; al davant hi ha una espelma. Dibuixa la seva imatge
sobre la pantalla de la cambra i explica com és.
31
77La llum
F X
P1
P2
pantalla
Cap amunt.
El focus es pot trobar entre els punts 1 i 2.
1
2
A
A
BB
C
C
És invertida i més gran.
Unitat 07 4/11/08 10:56 Página 31
Els eclipsis3. Què és un eclipsi de Sol?
4. Dibuixa els rajos del Sol que delimiten l’ombra de la Lluna sobre la Terra.
5. Completa les frases següents amb les paraules Terra i Lluna.
En un eclipsi de Sol, una part de la Terra es troba dins de l’ombra de la Lluna. El Sol, la Llunai la Terra es troben alineats en aquest ordre.
En un eclipsi de Lluna, la Terra s’interposa entre el Sol i la Lluna. El Sol, la Terra i la Llunaes troben alineats en aquest ordre.
6. Eclipsi de Lluna. Situa la Lluna en el diagrama per tal de representar un eclipsi de Lluna. Dibuixa-hi els ra-jos del Sol.
Miralls7. Fixa’t en les fotografies següents que mostren diferents miralls. Indica en cada cas: mirall còncau o con-
vex; imatge dreta o invertida; imatge més gran o més petita; i imatge real o virtual.
La llum
32
_______________________ _______________________ _______________________
Quan la Lluna es col·loca entre el Sol i la Terra, els rajos del Sol formen una ombra de la Lluna sobre laTerra. Aquesta ombra és l’eclipsi de Sol.
Còncau, dreta, més gran ivirtual.
Convex, dreta, més petita ivirtual.
Còncau, invertida, més petitai real.
Unitat 07 4/11/08 10:56 Página 32
Lents convergents i lents divergents8. Hem posat a prop de la paraula ciències una lent convergent i una lent divergent. Dibuixa com creus que
es veurà aquesta paraula a través de les lents.
• Omple els buits, per distingir si una lent és convergent o divergent respecte als paràmetres de la taula.
Visita a l’oculistaLa Maria i la Núria tenen problemes de visió. La Maria no pot veure el que hi ha apuntat a la pissarrai la Núria té dificultats per llegir.
A l’oculista, a la Maria li posen al davant unes lletres que es van fent cada cop més petites i li pre-gunten que digui fins on pot distingir-les. Després li proven diferents lents fins que pot veure clara-ment les lletres.
A la Núria, en comptes de posar-li un cartell li donen un full amb un text escrit en lletres cada copmés petites. A la Maria li diagnostiquen miopia i a la Núria, hipermetropia.
L’ull miop no forma la imatge nítida a la retina com ho fa un ull normal, sinó al davant, perquè elcristal·lí (la lent de l’ull) és massa gruixut o perquè el globus ocular és massa llarg. Per corregir aquestdefecte –és a dir, perquè la imatge es formi a la retina– es fa servir una lent divergent.
L’ull hipermetrop forma la imatge nítida darrere de la retina, perquè el cristal·lí és massa prim o per-què el globus ocular és massa curt, i per corregir-la es fa servir una lent convergent.
La llum
33
Lent convergent Lent divergent
El gruix de les lents
Les imatges
El poder de concentració de la llum
Lent convergent
És més gruixut al migque als extrems.
És més gruixut als extrems.
Sempre són més petites.Són més grans a prop de l’objecte, i in-vertides i més petites lluny d’aquest.
Es pot concentrar en un puntla llum del Sol o d’una bombeta.
No es pot concentrar la llum.
Lent divergent
CIÈNCIES CIÈNCIES
Unitat 07 4/11/08 10:56 Página 33
Aquestes dues figures mostren el funcionament d’un ull normal. A la figura A es mostra un ull amb laimatge d’un objecte llunyà formada a la retina, i a la B, amb la imatge d’un objecte proper.
9. La figura C correspon a un ull defectuós que tracta de formar la imatge d’un objecte llunyà.
a) Quin defecte té l’ull?
b) Com es diu aquest defecte?
c) Quines són les causes possibles?
d) Amb quin tipus de lent es pot corregir el problema?
e) Dibuixa-la sota el dibuix .
10. La figura D correspon a un ull defectuós que tracta de formar la imatge d’un objecte proper.
a) Quin defecte té l’ull?
b) Com es diu aquest defecte?
c) Quines són les causes possibles?
d) Amb quin tipus de lent es pot corregir el pro-blema?
e) Dibuixa-la sota el dibuix .
La llum
34
A B
C
C
D
D
No pot formar la imatge d’un objecte llunyàen la retina, sinó abans d’aquesta.
Miopia.
El cristal·lí és massa bombat o bé el globusocular és massa llarg.
Amb una lent divergent.
No pot formar la imatge d’un objecte proper ala retina i ho fa darrere d’aquesta.
Hipermetropia.
El cristal·lí és massa prim o bé el globus ocularés massa curt.
Amb una lent convergent.
Unitat 07 4/11/08 10:56 Página 34
Instruments musicals1. La figura mostra els instruments d’una orquestra i la seva distribució. No obstant això, aquesta distribu-
ció varia en funció de l’obra que s’interpreta. Aquesta disposició és l’estàndard.
Els instruments musicals es classifiquen en instruments de corda, de vent i de percussió. Tindrem en comp-te un instrument de cada grup: el violí, el clarinet i el bombo.
a) Què vibra en cadascun d’aquests instruments?
b) Com s’aconsegueix la vibració en cadascun?
c) Com es poden emetre sons més intensos amb cadascun?
d) I sons més aguts o més greus?
35
88El so
En el violí vibren les cordes, en el clarinet vibra l’aire que hi ha a l’interior i en el bombo vibra lapell.
En el violí la vibració s’aconsegueix pel fregament de l’arc amb les cordes. En el clarinet l’aire vibramitjançant la canya, que, a la vegada, vibra per l’aire que fa entrar l’instrumentista. La pell del bom-bo vibra en ser colpejada amb la maça.
Un so és més intens com més gran és l’amplitud de la vibració que l’origina. Així, en el violí serà fre-gant les cordes amb més intensitat; en el clarinet, bufant amb més força, i en el bombo, colpejant-lo amb més força.
En el violí i el clarinet els sons es fan més aguts retallant l’objecte que vibra (la corda en el violí i lamassa d’aire en el clarinet). Amb el bombo no es pot variar el to.
Unitat 08 4/11/08 10:57 Página 35
Investigació2. Quins factors afecten la freqüència de vi-
bració d’un regle subjectat per un dels ex-trems a una taula?L’objectiu d’aquesta investigació és deter-minar els factors que afecten la freqüènciade vibració d’un regle subjectat per un delsextrems.
a) Pensa en els factors que poden afectar la freqüència de vibració del regle i fes-ne una llista.
b) Fes algunes prediccions de la manera com cadascun d’aquests factors poden alterar la freqüència devibració del regle.
c) Escriu un pla detallat de com duries a terme de manera sistemàtica la investigació.
d) Porta a terme el teu pla i presenta en un informe els resultats tenint en compte les prediccions fetes.
Característiques d’una ona3. En la figura es mostra l’ona d’una nota obtinguda per oscil·loscopi.
El so
36ms
Es recomana l’ús d’un regle llarg que pugui dur, a l’extrem lliure, un pes, com surt a la figura.
Aquests factors poden ser: la longitud del regle, la massa del regle, la massa del pes col·locat a l’ex-trem del regle, el material de què està fet el regle, l’amplitud inicial de la vibració. No és necessariestudiar totes les variables; les més interessants podrien ser la massa i la longitud.Aquests factors po-den ser: la longitud del regle, la massa del regle, la massa del pes col·locat a l’extrem del regle, el ma-terial de què està fet el regle, l’amplitud inicial de la vibració. No és necessari estudiar totes les va-riables; les més interessants podrien ser la massa i la longitud.
Cada factor pot alterar la freqüència augmentant-la i minvant-la.
Per determinar com influeix cadascun dels factors enumerats en la freqüència de la vibració del re-gle, s’han de mantenir tots constants tret del que s’investiga, que s’anirà variant per determinar comafecta la freqüència de la vibració.
15
10
5
0
-5
-10
-15
10 20 30 40 50 60 70
Unitat 08 4/11/08 10:57 Página 36
El so
37
• Dibuixa l’ona d’una nota amb el mateix to que l’anterior, però menys intensa.
• Dibuixa l’ona d’una nota de la mateixa intensitat que la primera però de to més alt.
4. Tria la resposta correcta.
• El so no es propaga...
a) ...per l’aire.
b) ...pels líquids.
c) ...pel buit.
• El so es propaga millor...
a) ...pels líquids.
b) ...pels sòlids.
c) ...pel buitd) ...pels gasos.
• Quan copegem amb força la superfície d’un tambor amb un escuradents, la qualitat del so que augmenta és...
a) ...la intensitat.
b) ...el to.
c) ...el timbre.
d) ...la reverberació.
• L’eco es produeix per...
a) ...l’absorció del so.
b) ...la refracció del so.
c) ...la reflexió del so.
d) ...l’ampliació d’un so.
• Un contrabaix emet una nota de freqüència de 64 Hz; una tuba, de 256 Hz; una trompeta, de1.024 Hz; i una flauta, de 2.048 Hz. L’instrumentque emet una nota més aguda és ...
a) ...el contrabaix.
b) ...la tuba.
c) ...la trompeta.
d) ...la flauta.
• El to d’un so està relacionat amb...
a) ...la intensitat de la vibració.
b) ...la reflexió del so.
c) ...la freqüència de vibració de l’instrument.
d) ...la reverberació.
• Un so greu és un so de freqüència...
a) ...alta.
b) ...baixa.
c) ...intermèdia.
d) ...molt gran.
15
10
5
0
-5
-10
-15
10 20 30 40 50 60 70
ms
15
10
5
0
-5
-10
-15
10 20 30 40 50 60 70
ms
Unitat 08 4/11/08 10:57 Página 37
LecturaLa producció de la veu
Els sons es produeixen quan l’aire surt dels pulmons amb més o menys força (pressió) i, en passar perles cordes vocals (la laringe), les fa vibrar. Les cordes vocals no tenen forma de cordes, com el seu nompot fer pensar, sinó que són una sèrie de replecs de la mucosa de la laringe.
Hi ha quatre cordes vocals: dues de superiors que no participen en l’articulació de la veu; i dues d’in-feriors, les autèntiques responsables de la producció de la veu.
Les dues cordes inferiors són dos músculs petits i elàstics que s’obren i es pleguen als costats, per dei-xar passar l’aire en la respiració, o que s’ajunten i vibren quan l’aire hi xoca, vibració que provoca elque anomenem veu.
Si les cordes estan relaxades i una mica separades, el so resultant serà greu. Si les cordes estan més ten-ses i juntes, el so serà agut.
El so passa de la laringe a la faringe i surt per la boca, on es modula i adopta certes característiques. Lescavitats responsables d’aquesta modulació s’anomenen ressonadors: la tràquea, el nas i la boca.
La intensitat de la veu depèn de la força amb què surt l’aire en l’expiració; i el to, de la longitud i elgruix de les cordes vocals. En els homes, les cordes vocals són una mica més llargues i gruixudes queen les dones i els nens, per això produeixen sons més greus. Durant la pubertat, els nens desenvolupenuna sèrie d’hormones que els produeixen canvis, com l’augment de la mida de la laringe, que fa quecap als 12 anys els canviï la veu, que es fa més greu. Les noies no experimenten canvis importants enla laringe, per això no canvien gaire el timbre de veu.
• Quin és l’origen del so?
• Quina forma tenen les cordes vocals?
• Com s’augmenta la intensitat de la veu?
• Per què els homes tenen la veu més greu que les dones i els nens?
• Per què els nens canvien la veu durant la pubertat?
• On es modula la veu?
El so
38
cavitat nasal
alvèols
dents
llavi inferior
llavi superior
mandíbula
laringe
paladarvel del paladar
úvula
llenguaa) àpexb) dorsc) arrel
ab
c faringe
epiglotis
cordes vocals
glotis
tràquea
esòfag
La vibració de les cordes vocals en passar-hil’aire expulsat dels pulmons.
No tenen forma de corda; són una membranaque, en estar tancada, quan passa l’aire a travésvibra com les cordes d’un instrument musical.
Augmentant la força de sortida de l’airedels pulmons (o espiració).
Perquè tenen les cordes vocals més llarguesi gruixudes.
Perquè les cordes vocals es fan més llarguesi gruixudes.
En sortir de la laringe i passar per la faringei la boca.
Unitat 08 4/11/08 10:57 Página 38
Propietats dels metalls1. Les fotografies mostren objectes fets amb diferents metalls.
a) Escriu per a cada propietat l’objecte o els objectes que la posin de manifest.
• conductors de l’electricitat: bombeta.• conductors de calor: olla de pressió.• brillants: pulsera, gerro, monedes.• deformables: tots els metalls ho són.• elàstics: molla.• gran resistència mecànica: graella, escala, monedes.• gran densitat: plomada de busseig.• poca densitat: escala.• punt de fusió molt alt: bombeta.• poc oxidables: olla de pressió, polsera, gerro, monedes.
b) Quina propietat és comuna a tots els metalls?
39
99Metalls
La conductivitat.
Unitat 09 4/11/08 11:00 Página 39
Metalls
40
A cada terme una definició2. Associa els termes de l’esquerra amb la definició corresponent.
• És l’obtenció d’un metall a partir del seu òxid.• És una dissolució de dos metalls o més.• És el procés d’obtenció d’un metall.• És el mineral del qual s’extreuen els metalls.• És l’oxidació d’un metall.
Investigació3. La sal afavoreix la corrosió del ferro?
Els objectes de ferro s’oxiden més de pressa a la costa que en els llocs d’interior. Podria explicar-ho elfet que la sal de les gotes d’aigua salada accelera la corrosió.
� Com comprovaries aquesta hipòtesi? La figura mostra sis propostes que han fet diferents alumnes per comprovar la hipòtesi que la sal afa-voreix la corrosió del ferro. En cada cas, un dels tubs d’assaig actua com a control.
Aliatge •Corrosió •
Mena •Reducció •
Metal·lúrgia •
A B
DC
E F
aigua salada
aigua salada
aigua de l’aixeta aigua salada
aigua de pluja aigua salada aigua de l’aixeta
cotó fluix i deshidratant
aigua salada gotes d’aigua de pluja
gotes d’aiguasalada
Unitat 09 4/11/08 11:00 Página 40
Metalls
41
� Indica, de manera justificada, quines propostes permetrien comprovar la hipòtesi i quines no.
LecturaLa siderúrgia4. El ferro és el metall que més fem servir, ens serveix per fabricar eines, vehicles, cases, ponts, etc.
L’obtenció del ferro a partir de les menes rep el nom de siderúrgia. Les menes més importants estanformades per òxid de ferro. Tot i que la reducció de l’òxid de ferro no és fàcil, els nostres avantpas-sats ho van aconseguir fa més de 3 .000 anys. Obtenien el ferro escalfant la mena barrejada amb car-bó en un forn, tal com mostra la figura. El carboni que conté el carbó vegetal redueix l’òxid i allibe-ra el ferro.
Avui dia, el ferro s’obté escalfant la mena barrejada amb carbó de coc i pedra calcària en un forn ques’anomena alt forn. El carbó de coc, que és carboni amb impureses, s’obté del residu de l’hulla –que ésun carbó fòssil que s’extreu de les mines–. La barreja s’introdueix a la part superior del forn i, quan s’es-calfa gràcies a l’aire calent que entra per la part de baix, el carboni redueix l’òxid i el ferro fos es dipo-sita a la part inferior, d’on s’extreu. La pedra calcària afavoreix l’eliminació d’impureses que acompa-nyen la mena.
Fabricació antiga del ferro.
el ferro esforma aquí
mena de ferro i carbó vegetal
fuita de gasos
A: L’assaig no funciona, la presència de sal no és l’única diferència. En el tub de control no hi ha aigua.B: Aquest assaig és factible si la presència de sal és l’única diferència entre el tub de control i el tub ambaigua salada, com seria el cas si l’aigua salada s’hagués obtingut dissolvent la sal.C: Aquest assaig seria factible si la presència de sal és l’única diferència entre el tub de control i el tubamb aigua salada, com seria el cas si l’aigua salada s’hagués obtingut dissolent la sal en aigua de pluja.D: Aquest assaig seria factible si la presència de sal és l’única diferència entre el tub de control i el tub ambaigua salada, com seria el cas si l’aigua salada s’hagués obtingut dissolent la sal en aigua de l’aixeta.E: Aquest assaig no seria factible, perquè la presència de sal no és l’única diferència entre el tub de con-trol i el tub amb aigua salada. En el tub de control no hi ha aigua ni humitat.F: Aquest assaig seria factible, perquè la presència de sal és l’única diferència entre el tub de control i eltub amb aigua salada.
Unitat 09 4/11/08 11:00 Página 41
Metalls
a) Què tenen en comú el mètode actual d’obtenir ferro i el que es feia servir fa tres mil anys?
b) Quines diferències trobes entre els dos mètodes?
42
càrrega de mena, de ferro,coc i calcària
entrada d’airecalent
sortidadel ferro ferro escòria
sortida de l’escòria
Fabricació actual del ferro.
En tots dos mètodes, l’antic i l’actual, s’escalfa lamescla de la mena amb el carbó i s’allibera el ferro,en ser reduït l’òxid pel carboni.
En el mètode antic, es feia servir el carboni procedent del carbó vegetal i, en l’actual, s’utilitza el car-boni del carbó de coc. Una altra diferència entre tots dos és que en l’antic la mena de ferro es barreja-va amb el carboni procedent del carbó vegetal, i en l’actual la mena de ferro es barreja amb pedra calcà-ria, que facilita l’eliminació de les impureses que acompanyen la mena.
Unitat 09 4/11/08 11:00 Página 42
Propietats dels àcids i les bases 1. Uneix amb fletxes els requadres que estiguin relacionats entre si. Pot haver-hi més d’una fletxa que sur-
ti del mateix lloc.
43
1010Àcids i àlcalis
Reaccions dels àcids i de les bases2. Completa les equacions següents:
a) àcid clorhídric(aq) + hidròxid de sodi(aq) → clorur de sodi(aq) + aigua(l)
b) àcid nítric(aq) + òxid de sodi(aq) → nitrat de sodi(aq) + aigua(l)
c) àcid clorhídric(aq) + carbonat de calci(s) → clorur de calci(aq) + diòxid de carboni(g) + aigua(l)
d) àcid clorhídric(aq) + bicarbonat de sodi(s) → clorur de sodi(aq) + diòxid de carboni(g) + aigua(l)
e) àcid sulfúric(aq) + magnesi(s) → sulfat de magnesi(aq) + hidrogen(g)
� Quines de les reaccions anteriors són reaccions de neutralització?a, b, c i d.
� Quin nom reben algunes substàncies que s’obtenen en les reaccions anteriors, com el clorur de sodi,el nitrat de sodi, el clorur de calci i el sulfat de magnesi? Sals.
Àcids •
Bases •
Àlcalis •
Carbonats i bicarbonats
La solució té un pH inferior a 7.
Reaccionen amb metalls com el zinc i el magnesi desprenent hidrogen.
La solució té un pH superior a 7.
Neutralitzen els àcids.
Són solubles en aigua.
Reaccionen amb els àcids desprenentdiòxid de carboni.
Acoloreixen substàncies que s’anomenen indicadors.
•
•
•
•
•
•
•
•
Unitat 010 4/11/08 11:03 Página 43
Àcids i àlcalis
44
Els àcids i les bases a la vida quotidiana3. Fes la lectura de la pàgina 118 del llibre de text. Explica els fenòmens quotidians següents en què in-
tervenen reaccions dels àcids i de les bases.
La llimona i la taronjasón fruits àcids.
El vi en contacte amb l’aire es fa agre.
El vinagre es pot utilitzar per eliminar els dipòsits de carbonat
de calci que es formen als gots,a les teteres o a les aixetes, quan
les aigües són dures.
Les pastilles d’antiàcids serveixenper neutralitzar l’excés d’àcid
clorhídric a l’estómac, que és la causa de la sensació
d’indigestió.
La sal de fruita es pren per combatre l’acidesa d’estómac.
Quan es dissol en aigua fa efervescència.
La sosa càustica es fa servir per netejar els forns.
Fenomen Explicació
La llimona i la taronja contenen àcid cítric. Peraixò aquestes fruites s’anomenen cítrics.
L’alcohol del vi s’oxida en reaccionar amb l’oxi-gen de l’aire i es forma àcid acètic (componentdel vinagre).
El vinagre és una solució d’àcid acètic que re-acciona amb el carbonat, formant acetat decalci (sal soluble), diòxid de carboni i aigua.
Les pastilles dels antiàcids contenen bases,com òxids, hidròxids o carbonats, que neutra-litzen l’excés d’àcid a l’estómac.
La sal de fruita està formada per bicarbonat desodi i una petita proporció d’àcid cítric o tartà-ric. L’efervescència es deu a la formació del diò-xid de carboni quan reaccionen el bicarbonat il’àcid.
La sosa càustica reacciona amb els greixos, for-mant productes que es poden dissoldre en ai-gua. Es diu que els greixos se saponifiquen, jaque es converteixen en sabó.
Unitat 010 4/11/08 11:03 Página 44
Àcids i àlcalis
45
Descripció del procés d’obtenció d’una sal4. Els dibuixos següents mostren com cal procedir al laboratori per obtenir sulfat de magnesi a partir d’òxid
de magnesi i àcid sulfúric diluït.Descriu al costat de cada dibuix quina és l’operació que es fa i quin propòsit té. Anomena les substàncies,solucions i instruments que es fan servir en cada etapa.
Investigació guiada: quin comprimit antiàcid és millor? 5. Disposes de dos comprimits antiàcids de marques diferents, A i B, i vols saber quin dels dos és capaç de neu-
tralitzar més quantitat d’àcid.
a) Què et sembla que podríem fer per saber-ho?
b) Com podem mesurar el volum d’àcid clorhídric que neutralitza una determinada massa de comprimit?
c) Com sabrem que hem neutralitzat tota la mostra i no cal afegir més àcid clorhídric?
1. S’afegeix l’òxidde magnesi, mitjançant unaespàtula o cullera, a la solució d’àcid sulfúric,que es troba enun vas, i s’agita mitjançantuna vareta.
3. S’escalfala solució desulfat de magnesi mitjançantun bec deBunsen perevaporar unapart de l’aigua.
Podríem mesurar la quantitat d’àcid clorhídric neutralitzat per una mateixa massa dels dos com-primits.
Podem utilitzar una pipeta graduada o una bureta.
Ens cal utilitzar un indicador àcid-base, que canviï de color en el moment en què arribem a laneutralització. Si utilitzem un indicador líquid com, per exemple, una solució de fenolftaleïna,cal afegir unes gotes a la solució de cada mostra d’antiàcid. La fenolftaleïna és lila en el medibàsic (l’antiàcid és bàsic) i incolora en el medi àcid.
4. S’acaba d’evaporarl’aigua escalfantla càpsulasuaument a travésde vapor d’aigua(bany maria), amb l’objectiud’obtenir cristallsgrans de sulfat de magnesi.
2. S’aboca la solució de sulfat demagnesi en una càpsula perevaporar l’aigua.
Unitat 010 4/11/08 11:03 Página 45
Àcids i àlcalis
46
� Completa l’esquema del procediment dissenyat, ajudant-te de dibuixos com els que s’han utilitzat en l’ac-tivitat anterior.
� Fes la investigació i pren nota de totes les mesures i dels resultats obtinguts.massa (A) = massa (B) =
Volum de la solució d’àcid clorhídric necessari per neutralitzar la mostra de l’antiàcid
A =
Volum de la solució d’àcid clorhídric necessari per neutralitzar la mostra de l’antiàcid
B =
� Escriu la conclusió a la qual has arribat.
1. Triturar els comprimits A i B. 2. Pesar una mateixa massa dels antiàcids A i B.
3. Dissoldre les mostres en aigua i remenar amb una vareta. 4. Afegir dues gotes d’indicador a cada mostra.
5. Omplir la pipeta graduada o la bureta amb la solució d’àcid clorhídric.
6. Mesurar el volum de la solució d’àcid clorhídricnecessària per neutralitzar les mostres A i B.
L’alumnat ha de dibuixar un morter i unamà de morter.
L’alumnat ha de dibuixar com s’afegeix ai-gua al vas i una vareta que l’agita.
L’alumnat ha de dibuixar una bureta ambpinça i suport, plena de solució fins a l’en-rasament.
Resposta variable.
Resposta oberta.
L’alumnat ha de dibuixar una bureta ambel nivell de solució per sota del zero. La so-lució del vas s’ha tornat incolora
L’alumnat ha de dibuixar com amb uncomptagotes s’hi afegeixen dues gotes. Lasolució del vas és lila.
L’alumnat ha de dibuixar un vas i una ba-lança electrònica.
Unitat 010 4/11/08 11:03 Página 46
Com representem les substàncies químiques?1. El nom de les substàncies químiques pot ser molt
llarg i, a més, varia d’una llengua a una altra. Pertal d’evitar les confusions, els químics utilitzen elssímbols i les fórmules químiques, que són univer-sals. En aquest curs i en l’anterior has estudiat elssímbols dels àtoms i les fórmules d’algunes subs-tàncies. Recordem-ne alguns.
47
1111Productes químics
� Àtoms.Completa la taula següent:
Nom Símbol
Carboni C
Zn
Nitrogen
Sodi
Plata
He
Sofre
Nom Símbol
H
Ferro
Cl
Calci
Or
Neó
Fluor
Nom Símbol
Coure
O
Alumini
Mg
Ni
Estany
I
� Substàncies químiques.Relaciona el nom amb la fórmula química:
Clorur de sodi(s) • • H2(g)
Diòxid de carboni(g) • • Al2O3(s)
Òxid de calci(s) • • H2O(l)
Clor(g) • • CaO(s)
Òxid d’alumini(s) • • NaCl(s)
Hidrogen(g) • • CO2(g)
Aigua(l) • • O2(g)
Oxigen(g) • • Cl2(g)
Hidrogen Cu
N
Ag
Na
S F
Clor
Zinc
Heli
Fe
Al
Sn
Oxigen
Magnesi
Níquel
Ca
Ne
Au
Iode
Unitat 011 4/11/08 11:04 Página 47
Productes químics
48
El clor i la pedra calcària2. Uneix amb una fletxa el nom de les diferents substàncies relacionades amb el clor i amb la pedra
calcària (a la columna esquerra) amb les oracions de la columna dreta. Pensa que pot sortir més d’u-na línia de cada substància i de cada oració.
• És el component majoritari de la pedra calcària.
• És el nom químic de la sal comuna.
• Té propietats bàsiques.
• Quan s’escalfa es descompon i es forma calç viva i diòxid de carboni.
• És un gas de color verd-groc soluble en aigua i amb propietats decolorants. És tòxic.
• És el lleixiu, amb propietats blanquejants i desinfectants.
• Es pot obtenir mitjançant l’electròlisi d’una solució concentrada de sal comuna.
• Es fa servir per neutralitzar l’acidesa dels sòls o de les aigües.
• És la calç apagada. Una dissolució d’aquesta és la lletada de calç.
• És el nom químic de la calç viva.
clorur de sodi(s) •
carbonat de calci(s) •
hipoclorit de sodi(aq) •
hidròxid de calci(s) •
clor(g) •
òxid de calci(s) •
Unitat 011 4/11/08 11:04 Página 48
Productes químics
49
Additius alimentaris3. Llegeix el text següent i contesta les qüestions.
Si mires a l’etiqueta d’un aliment manufacturat els ingredients que el formen, trobaràs en molts casos lapresència de substàncies químiques anomenades additius alimentaris. Aquests additius s’han afegit per talde fer que l’aliment es conservi millor i mantingui les seves propietats o perquè el seu color, gust i olormillorin. Els additius poden ser substàncies naturals o sintètiques (obtingudes artificialment). Els addi-tius s’identifiquen per uns codis, E–número, que indica que estan autoritzats per la Unió Europea. A lataula es mostren alguns tipus d’additius alimentaris i les funcions que desenvolupen.
a) En Daniel s’emporta per berenar una beguda de cola i un entrepà fet amb pa de motlle. A l’envàs dela beguda hi llegeix els additius E-150 i E-338, i a la bossa del pa, E-481, E-282 i E-200. Identifica elsadditius.
b) Quina és la funció dels conservants?
c) Quina és la funció dels emulgents?
d) Quina és la funció dels edulcorants?
e) Busca a casa teva l’etiqueta d’un aliment manufacturat i fes una llista dels additius que hi ha.
Tipus d’additiu Funció Codi E
Colorants Fa que l’aliment sigui més atractiu a la vista.Exemple: clorofil·la (E-140).
E-100 a E -199
Conservants Impedeixen que els microorganismes es desenvolupin en l’aliment i el deteriorin. Exemple: sulfit de sodi (E-221).
E-200 a E-299
Antioxidants Eviten que l’oxigen de l’aire reaccioni, per exemple, amb els greixos, i s’oxidin. Exemple: vitamina E (E-307).
E-300 a E-399
Estabilitzants, emulgents i espessidors
Estabilitzen les emulsions (margarines, salses, maioneses, etc.).Exemple: alginat de sodi (E-401).
E-400 a E-499
Potenciadors de sabor Milloren el gust dels aliments.Exemple: glutamat monosòdic (E-621).
E-620 a E-640
Edulcorants Endolceixen els aliments. Exemple: aspartam (E-951). E-950 a E-967
L’E-150 és un colorant; l’E-338 és un antioxidant. L’E-481 és un emulgent, i l’E-282 i l’E-200 són con-servants.
Els conservants impedeixen que els microorganismes es desenvolupin en l’aliment i el deteriorin.
Els emulgents mantenen estables les emulsions.
Els edulcorants donen gust dolç als aliments.
Depèn de l’etiqueta que hagin escollit. També poden mirar etiquetes de refrescos.
Unitat 011 4/11/08 11:04 Página 49
Productes químics
50
Productes de neteja4. La figura mostra l’etiqueta d’un producte de neteja.
a) Indica algunes de les informacions que hi apareixen.
b) Per a què serveix?
c) Quin volum conté?
d) Què és un gel?
e) L’etiqueta porta un símbol per indicar que és un producte irritant. Quin és aquest símbol i què sig-nifica que sigui irritant?
5. Hi ha altres símbols de perill que ens avisen que hem de tenir precaució quan manipulem algunes substàn-cies. A continuació hi ha quatre símbols. Escriu a sota de cadascun el terme que l’identifica: corrosiu, no-ciu, inflamable, explosiu.
Per a què serveix, el contingut, els ingredients, les ins-truccions d’ús, les precaucions en utilitzar-lo, etc.
És un estat intermedi entre el sòlid i el líquid que s’ob-té en mesclar alguns sòlids amb líquids.
Una X. Que en contacte amb la pell o les mucoses pot provocar inflamació.
És un netejador de bany.
tòxic corrosiu explosiu inflamable
750 mL.
Unitat 011 4/11/08 11:04 Página 50
