Fysikprov i dag

Hoppas att ni är nöjda med era insatser på provet.

Provdags

Här sitter jag och tillverkar fysikprovet, i tre olika versioner. Jag ser lite sur ut, men det är jag inte.



Hoppas att ni studerar flitigt. Titta inte bara på målbeskrivningen, tänk på att provet faktiskt omfattar flera sidor i boken, dina anteckningar, övningspappren och bloggen.

Lycka till!

Sista omgången

Mekanisk energi

VG och MVG

• Arbete = Sträcka * Kraft
• Effekt = Arbete/Tid
• Lägesenergin motsvarar den energi som krävdes för att få upp ett föremål på en viss höjd. Lägesenergi= Tyngden (N) * Höjden (m) Enheten Nm brukar man använda när man pratar om arbete och när man pratar om energi använder man Joule, J. Exempel: En ekorre som väger 300 g har klättrat upp till en gren som sitter 3m över marken. Hur stor lägseenergi har ekorren? Ekorrens tyngd är 3N (Eftersom jorden drar med kraften 1N på 100g) Lägesenergin = tyngden * höjden = 3N * 3m = 9Nm = 9J
• Energiomvandlingarna vid fritt fall. Vi tar ekorren som exempel igen. Ekorrens lägesenergi är 9J när han sitter på grenen. Han ramlar ned och då omvandlas lägesenergin till rörelseenergi. När han faller minskar lägesenergin hela tiden. När han har fallit halva sträckan har han bara halva sin lägesenergi kvar, det vill säga 4,5 J. När han slår i marken har han ingen lägesenergi kvar. Om vi tittar på hur det är med rörelseenergin i stället blir det tvärt om. Innan ekorren har ramlat har han ingen rörelseenergi, men när han faller ökar hans rörelseenergi hela tiden eftersom hastigheten ökar hela tiden. Hans rörelseenergi är som allra störst ögonblicket innan han slår i marken, då är den 9J. Lägesenergin han hade uppe på grenen omvandlades till rörelseenergi. "Stötte han sitt lilla ben och den långa ludna svansen. Gick han hem till mamma på den gröna ängen, fick han meddetsamma krypa ner i sängen..." (Studs har vi inte hunnit prata ordentligt om så det kommer jag inte att fråga om)
  
• Det finns ett exempel här på bloggen under rubriken "Lägesenergi och rörelseenergi". Det handlar om en människa som är ute och cyklar i backar.
• Till exempel kilen, skruven eller hävstången. Läs på sidorna 209-210.

Ännu fler kortfattade kommentarer till målbeskrivningen

Rörelse

VG och MVG

• Om man kastar en boll från ett högt torn kommer hastigheten i horisontellt att vara konstant, hastigheten vertikalt ökar med 10m/s varje sekund. (så länge luftmotståndet inte gör sig gällande). Läs gärna sidorna 198-199.
• Hur kan två olika tunga föremål falla med samma acceleration? Jo, jorden drar mer på det tunga föremålet, men å andra sidan är det tunga föremålet svårare att sätta i rörelse eftersom det har större tröghet än det lätta förmålet. Därför blir det oavgjort i falltävligen. Jag rekommenderar läsning på sidan 196.
• Ju större massa desto större kraft krävs. Ju större kraft desto större acceleration. Ju större massa desto mindre acceleration. Och så vidare.
  
  Centrifugering
  Här måste man nästan ha en bra bild för att kunna förklara detta något så när vettigt. Jag hänvisar er därför till skrivboken och till ett kopierat papper som jag delade ut. Men ni kan ju det här, eller hur? Ni vet att föremålet som man snurrar runt flyger i väg i tangentens riktning när man släpper snöret. Tangenten är 90 grader mot snöret. Läs även i boken på sidan 194.
• Galilei har jag skrivit om tidigare här på bloggen. Det är bara att bläddra ner, eller bläddra fram till sidan 195 i fysikboken.
• Hur ändras fallsträckan per sekund vid fritt fall? Ja, det skulle gå åt ganska många tecken till att förklara det utförligt här, men som tur är finns en bra tabell i boken på sidan 197. Där ser man att hastigheten är 0m/s från början (innan man släppt föremålet) och efter en sekund är hastigheten uppe i 10 m/s. Jaha, men hur långt hann förmålet falla under denna första sekund? Vi vet ju att sträckan = hastigheten * tiden och att tiden = 1s men hastigheten då? Den ökar ju från 0 till 10 m/s. Vilken hastighet ska man välja? Man får helt enkelt ta ett medelvärde, 5 m/s. Då blir det så här: sträckan = hastigheten * tiden = 5m/s * 1s = 5m. Föremålet faller alltså 5 meter under den första sekunden. Krångligt? Egentligen är det inte så svårt. Vi gör samma sak när vi tittar på den andra sekunden. När den andra sekunden börjar har föremålet hastigheten 10 m/s och när andra sekunden slutar har föremålet hastigheten 20 m/s. (eftersom hastigheten ökar med 10m/s varje sekund vid fritt fall). Vilken hastighet ska vi välja att räkna med under andra sekunden? Ja, vi tar ett medelvärde igen, 15m/s. Så sträckan = hastighet *tid =15m/s * 1= 15m. föremålet hinner alltså falla 15 meter under den andra sekunden. Nu har föremålet hållit på och fallit i två sekunder, hur långt har det fallit totalt? Ja 5m +15m = 20m. Capito? Oj nu råkade jag förklara det hela ganska utförligt ändå. Nåja, läs sidan 197 i alla fall.

Kortfattade kommentarer till målbeskrivningen

Rörelse

G

• Den här är för lätt. Ju snabbare man åker desto längre sträcka hinner man, och så vidare.
• Beräkning av sträcka, tid och hastighet. Titta på triangeln som jag skrivit om tidigare här på bloggen.
  
• Om man åker bil utan bälte och krockar kommer man att fortsätta framåt mot instrumentpanelen och vindrutan på grund av trögheten. Då går det illa. Med bälte på hindras man från att kastas framåt. Titta på sidan 191 i fysikboken, där finns fler exempel på situationer där trögheten spelar en viktig roll. Nästan överst på den sidan finns en bra mening; "Det är nämligen trögheten som gör det svårt att öka farten, att bromsa och att ändra rörelseriktning." Den kan du gärna stryka under och begrunda.
  
• När något faller ökar hastigheten hela tiden, närmare bestämt med 10 m/s, varje sekund. Att saker och ting faller nedåt beror på tyngdkraften. Luftmotståndet kan bromsa fallet.

Mekanisk energi

G

• Lägesenergi beror på att ett föremål är på en viss höjd. Energin motsvarar det arbete som behövs för att lyfta upp föremålet. Hur stor lägesenergi något har beror på hur tungt det är och hur högt upp det befinner sig. Exempel på situationer då lägesenergi är inblandad: En tavla som hänger på en spik på väggen har lägesenergi. Ett päron som hänger på en gren har lägesenergi. En bil som har kört upp för en stor backe har lägesenergi. Rörelseenergi beror på att något är i rörelse. Det kan tillexempel vara en bil som kör eller en hammare som är på väg mot en spik. Energin motsvarar det arbete som behövdes för att ge föremålet fart. Hur stor rörelseenergi något har beror på hastigheten och hur mycket det väger.
  
• Lutande plan när man ska lyfta något tungt kan man använda sig av lutande plan. då får man visserligen flytta föremålet längre, men å andra sidan behövs inte lika mycket kraft. Arbetet man utfört blir ändå det samma eftersom det är kraften * höjden. Texten här nedanför kommer från Wikipedia på nätet: Lutande plan användes till exempel när egyptierna skulle bygga pyramiderna då de istället för att lyfta upp stenblocken drog upp dem för sluttningar. En skruv använder sig också av ett lutande plan som är virat runt skruven. Det är mycket enklare att skruva än att spika, men när du skruvar måste du dra en lång väg för att skruven ska gå i till skillnad från när du spikar då du bara kan drämma några hårda slag. Du sparar kraft, men förlorar väg.
• Se första punkten under rubriken "Mekanisk energi"

Lägesenergi och rörelseenergi

Lägesenergi och rörelseenergi brukar med ett gemensamt namn kallas mekanisk energi.

Energi kan ibland beskrivas som lagrat arbete.

Lägesenergi
Om man lägger upp en nyckelknippa på en hylla har man uträttat ett arbete. Om man låter nyckelknippan ligga kvar där har man lagrat de utförda arbetet i form av lägesenergi. Lägesenergin är lika stor som arbetet man utfört.

Exempel:
Nyckelknippans massa: 300 g
Nyckelknippasns tyngd: 3 N
Avstånd mellan golvet och hyllan: 2 m
Arbete = Kraft * Sträcka = 3N * 2m = 6Nm

Arbetet som krävs för att lägga upp nycklarna på hyllan är alltså 6 Nm. Lägesenergin som nyckarna har när de ligger på hyllan är lika stort som arbetet man utfört, det vill säga 6Nm, men när man pratar om energi använder man enheten J (Joule). 1Nm=1J

• Ju tyngre föremål, desto större lägesenergi.
• Ju högre höjd, desto större lägesenergi.

Om jag har två likadana pennor och lägger den ena på en stol och den andra på ett bord kommer pennan som ligger på bordet att ha högre lägesenergi eftersom den ligger högre upp. Det krävdes ett större arbete för att läga den uppe på bordet.Om jag lägger ett papper och en hammare på samma hylla kommer hammaren att få högre lägesenergi än pappret eftersom den är tyngre. Det krävdes ett större arbete för att lägga upp den på hyllan.

Rörelseenergi
Allt som rör sig har rörelseenergi.

• Ju större massa (kg) desto större rörelseenergi.
• Ju högre fart, desto större rörelseenergi

När man står uppe i ett högt torn och håller i en sten har stenen lägesenergi, men ingen rörelseenergi. När man släpper stenen och den börjar falla får den mer och mer rörelseenergi ju längre den faller. Det beror på att hastigheten ökar hela tiden. (tyngdaccelerationen) När stenen faller nedåt minskar lägesenergin hela tiden. När stenen slår i marken har den inte längre någon lägesenergi kvar.

Något att fundera på:

Använd orden arbete, lägesenergi och rörelseenergi för att förklara bilden nedan.

Fundera lite...




och lite mer..






och nu har du kanske ett lösningsförslag? Om inte kan du läsa här:

Personen utför ett arbete för att ta sig upp på högsta toppen. Personen har fått en lägesenergi som är lika stor som arbetet personen utfört. Personen rullar utför backen och lägesenergin övergår till rörelseenergi. Rörelseenergin är som störst i dalen och personen lyckas rulla över den mindre backen för att rörelseenergin är större än den lilla backens lägesenergi.

Vi räknade på läges-och rörelseenergi. Övningspapprena såg ut så här:







Vi hann inte klart med alla uppgifterna på lektionen, men du kan försöka göra klart dem hemma. Du har fått facit till dem.

Laboration: Effekt

I dag gjorde vi en laboration om effekt. Men för att vara på den säkra sidan redde vi ut en del begrepp innan vi började.

......................Enhet
Kraft ............N

Sträcka ...... .m

Arbete ........ Nm...............Arbete = Kraft * Sträcka

Man kan utföra ett arbete låååångsamt eller snabbt. Om jag till exempel snabbt lyfter upp en sten på ett bord uträttar jag ett arbete och effekten är hög. Om jag lyfter upp samma sten på samma bord långsamt uträttar jag lika mycket arbete, men arbete utförs med låg effekt.

Effekten talar alltså om för oss hur snabbt ett arbete uträttas.

Det beräknas följaktligen så här: Effekt = Arbete/Tid

Hur blir det med enheten då? Ja om man tittar på formeln här ovanför förstår man att enheten blir Nm/s, men det skriver man inte. Enheten för effekt är Watt, W.

James Watt (1736-1819) var en skotte som förbättrade ångmaskinen. Hans förbättringar ledde till att verkningsgraden för ångmaskiner fyrfaldigades. Watt var dessutom en av de första när det gällde att skilja mellan arbete och effekt. För att hedra honom kallar man enheten för effekt Watt.

Nu till laborationen: Hur stor effekt kan du själv utveckla?

Materiel: Klocka, trappa, snöre, tumstock och miniräknare.

Först måste man mäta upp trappans höjd. Det orsakade en del huvudbry eftersom trappan är tvådelad med en liten avsats mellan. Dessutom är räcket av betong så det är svårt att veta var övervåningens golv börjar. De flesta grupperna använde snöret på olika sätt när de mätte höjden. En grupp insåg dock att alla trappsteg var lika höga, så de mätte hur högt ett trappsteg var och sedan gick de upp för trappan och räknade hur många trappsteg det fanns. Efter det är det bara att multiplicera höjden på ett trappsteg med antalet trappsteg.


Nedre delen av trappan
En gruppmedlemställde sig överst i trappan och tog tid på de andra i gruppen när de sprang uppför trappan. Resultatet fördes in i ett protokoll:


Så här ser hela protokollet ut:


Längst till vänster saknas en kolumn för gruppmedlemmarnas namn. Varje gruppmedlem fyllde i sin vikt i kg, sin tyngd i N, trappans höjd och sin tid. Sedan räknade de ut hur stort arbete de uträttat (Arbete = Kraft * Sträcka och i det här fallet blir det Tyngden * Höjden) och slutligen räknade de ut sin effekt (Arbetet/Tiden). Det var intressant att jämföra resultaten mellan olika personer.