År 7 Krafter (fy)

Efter detta avsnitt ska du kunna: LPP Krafter

-Jag kan beskriva vilka krafter som påverkar ett föremål i vila, rörelse och föremål som befinner sig på ett lutande plan.
-Jag kan förklara rörelseförändringar med orden acceleration, retardation och tröghet.
-Jag vet i trafiksituationer vilka krafter som verkar
-Jag vet vad som menas med en hävarm och kunna ge exempel på hävarmar i vardagssituationer

NY! Faktahäfte -all text från denna flik i ett dokument. Snyggare för utskrift
NY! Uppgifter  -alla uppgifter från denna flik i ett dokument. Snyggare för utskrift

Avsnitt 1 Allting kan förklaras med 4 krafter
__________________________________________________________________________


Gör två Edpuzzlefilmer som intro: 
🎞 Massa
🎞 Intro till krafter

Allting som sker i naturen kan förklaras med 4 naturkrafter; Gravitationen, Elektromagnetism (håller elektronerna i sina skal runt atomkärnan, förmedlas av partikeln fotonen), Svag kärnkraft (är orsaken till radioaktivt sönderfall) och Stark kärnkraft (håller ihop atomkärnor som eg. skulle stöta ifrån varandra pga att alla protoner är positivt laddade). Alla krafter förmedlas av partiklar, som till exempel elektromagnetismens foton. 

Många forskare letar efter en teori som kan fläta samman alla teorier om naturkrafter -teorin om allt! En forskare som ägnat en stor del av sitt liv åt forskning inom fysik var Stephen Hawkings. Nyligen kom det ut en film med det passande namnet....

Vi kommer främst att titta på några fall kring Gravitationen i år 7.

Mäta krafter
Krafter kan mätas med hjälp av ett instrument som kallas dynamometer, men kan också beräknas med hjälp av olika formler. Enheten för kraft är Newton (N), efter den berömde vetenskapsmannen Isaac Newton. För att beteckna kraft används bokstaven F som står för force, dvs kraft på engelska. När man vill markera krafter på en ritning ritas kraftpilar med olika storlek och riktning.

Beräkna tyngden, skilja på tyngd och massa
Tyngdkraften är den svagaste av de fyra krafterna, men dess räckvidd är oändlig. Kraften gör att två föremål dras till varandra. Den påverkar endast föremål med massa. Ju större massa desto större gravitationskraft. Kraften förmedlas av en partikel som kallas Gravitonen. Man har inte hittat gravitonen än, men forskare är säkra på att den finns.

Tyngd och vikt är inte samma sak. Vikten talar om hur stor massa ett föremål har. Ett föremåls massa är ett mått på hur mycket materia (atomer) det innehåller. Föremålets tyngd är istället ett mått på hur mycket jordens gravitation påverkar föremålet. Föremålets tyngd varierar beroende både på dess massa och var föremålet befinner sig. Tyngdkraften utgår från jordens centrum där den är störst och minskar sedan ju längre från jordens medelpunkt man kommer. Det betyder att jordens gravitationskraft är större vid jordytan än högt uppe i atmosfären. 

Om en låda väger 75 kg på jorden har den massan 75 kg och tyngden ca 750 N (75x10 =75). På månen har lådan samma massa, men en helt annan tyngd. Det beror på att månens gravitationskraft är mycket mindre än jordens (eftersom att månen väger mindre än planeten Jorden). Lådans tyngd skulle på månen bara bli ca 120 N (75x1,60=120).

Ett föremåls tyngd beräknas med hjälp av formeln:
F = m · g

där F = tyngdkraften, m = massan och g = tyngdaccelerationen ca 10 m/s2

🔎 a. Vilken är din tyngd?
🔎 b. Vilken skulle din tyngd bli på Månen? Sätt månens g till 1,6 i formeln F= m 𑁦 g
🔎 c. Vad skulle du väga på månen?

Avsnitt 2 Krafter på ett föremål i vila, samt tröghet och friktion


Tänk dig att två stenar ligger på marken. De rör sig inte. Varför inte det då? Jo, för att gravitationskraften är lika stor som en annan kraft som verkar uppåt. Denna kraft kallas för Normalkraft/Motkraft. Dvs underlaget påverkar stenen med lika stor kraft som gravitationen. Den stora stenen har dock en större gravitation (pga en större massa) och motkraft än den mindre stenen. Pilarnas längd motsvarar kraftens storlek.

Se filmen 🎞 Om vilka krafter som påverkar ett föremål i vila


För att flytta på stenen så krävs det en kraft i sidled. Om du bara puttar lite lätt på stenen så rör den inte på sig. Det verkar finnas ngn kraft som motverkar ditt tryck. Det är friktionskraften. Friktionskraften uppstår mellan två ytor. Skrovliga ytor har större friktion än släta ytor. Jämför med att åka skidor på underlag av grus med skidor i en snöbacke.

🔎 På vintern så utnyttjar man friktionskraften främst genom att..? Ja, vadå? Minst 2 saker bör du komma på som ökar säkerheten på vägarna.

I samband med föremål som befinner sig i vila så dyker det upp en lag som heter Tröghetslagen (kallas också Newtons första lag). Lagen säger att ett föremål som inte påverkas av någon kraft befinner sig i vila ELLER i rörelse med konstant fart. Dvs föremålet vill hålla på det den höll på med. Du märker av denna lag om du tex färdas i en bil. Först färdas du och bilen med samma hastighet. När bilen svänger tvärt åt vänster, så vill din kropp fortsätta färdas rakt fram pga Tröghet. Bilbältet räddar dig.

Om ett stort föremål (tex en SUVbil krockar med en mindre bil så kommer den stora bilen att ha svårare att bromsa upp pga tröghet och fortsätter rakt fram. Medans den mindre bilen slungas iväg. Dvs tyngre bilar är en större trafikfara än mindre bilar vid krockar. Sedan drar större bilar oftast mera bränsle.

Se filmen🎞 Där även friktion ingår

🔎 💻 Friktion -testa att dra böckerna snabbt mot varandra, vad händer med temperaturen och med atomerna? Hur rör sig atomerna när friktionen är liten/stor?

Avsnitt 3 Kraft i rörelse -fritt fall och kaströrelse

Vi ska titta närmare på lite olika typer av rörelser; först fritt fall.

Fritt fall: Med fritt fall menas ett fall i vakuum (utan luft). Om du släpper ett föremål rakt neråt så kommer det att påverkas av jordens dragningskraft. Då jordens dragningskraft är konstant på jorden så kommer alla föremål falla konstant dvs i vakkum faller alla föremål lika snabbt. Men ett fall tex från ett högt torn kommer inte vara ett fall i vakuum. Det finns nämligen luft som kommer att göra motstånd. Luftmotståndet är alltså en kraft som motverkar fallet, dvs en Friktionskraft. Så attraktionen Fritt Fall på Lisseberg är eg. inte ngt fritt fall pga att det finns luft. Tur är väl det...

🔎 a. Vad påverkar luftmotståndet?
🔎 b. Hur designas bilar för att minimera luftmotstånd? Takboxar?



Likformig och olikformig rörelse
Vi skiljer på likformig rörelse (en rörelse med konstant hastighet och riktning tex ett flygplan som flyger på 10 000 meters höjd) och olikformig rörelse. När flygplanet landar och startar så ändras hastigheten hela tiden. Vi säger då att rörelsen är olikformig.

När du släpper ett föremål rakt neråt så kommer det falla snabbare och snabbare, föremålet accelererar (hastigheten ökar över tid).  Motsatsen till acceleration är retardation (hastigheten minskar över tid). Accelerationen beror på tyngdkraften. Alla föremål accelererar vid fritt fall med en konstant hastighet på ca 10 m/s2
på Jorden. På månen där gravitationen är mindre så faller föremålen långsammare. Acceleration/Retardation beräknas genom att: hastighet / tid.

När kulan släpps är hastigheten: 0 m/s

Efter 1 s: 10 m/s

Efter 2 s: 20 m/s

Efter 3 s: 30 m/s

Efter 4 s: 40 m/s




Du kan i simuleringarna 💻 Kraft och rörelse  testa att variera:

a. luftmotståndet
b. vikten

Kaströrelse
När man kastar ett föremål i en kaströrelse så måste du ta hänsyn till att rörelsen egentligen består av delar; framåtriktad rörelse och rörelse i sidled. Den nedåtriktade rörelsen påverkas av tyngdkraften och rörelsen i sidled av vilken hastighet föremålet hade vid utkastet.

När du kastar pil mot en tavla så måste du sikta lite högre än målet eftersom att pilen faller en aning pga gravitationen påverkar rörelsen neråt lite. Hur mycket rörelsen påverkas beror på farten i början av rörelsen. En pil påverkas mera än en kula från ett gevär, för att hastigheten är högre för kulan än pilen. Det går inte att kasta en pil lika snabbt som en gevärskula.








🔎 Vilket av diagrammen visar hur farten ändras över tid om:
a. Du bortser från luftmotståndet
b. Du tar hänsyn till att det finns luftmotstånd

Vi ser sedan filmen  🎞 Fritt fall och kaströrelse
och gör övningen 💻 Kastparabel


Avsnitt 5 Krafter vid cirkulära rörelser 

En del rörelser går runt ett centrum, tex när du åker i en slänggunga. Dessa rörelser kallas centralrörelser.  Riktningen ändras hela tiden och du kanske mår illa. Kroppen tror att den ska fortsätta rakt framåt, men istället så svänger rörelsen hela tiden.

Varför trillar du inte av slänggungan? Det finns en kraft i kedjan som håller gungan på plats. Kraften är inåtriktad och kallas Centripetalkraft (inåtriktad). När du åker i slänggungan så känner du att kroppen pressas utåt av en kraft, denna kraft heter Centrifugalkraft (utåtriktad). Centrifugalkraften beror på kroppens tröghet. Trögheten gör att din kropp vill fortsätta rakt framåt.











💻 Pendellabb - En halvcirkulär rörelse:

🔎 Svara på frågorna nedan mha Pendel.labb:
a. Hur påverkar längden på snöret pendelns hastighet?
b. Hur påverkar massan hos tyngden pendelns hastighet?
c.  Vilken av planeterna har längst tyngdkraft? Påverkar tyngdkraften pendelns rörelse?

Avsnitt 6 Dragkamp
_
Använda  övningen på 💻 Kraft och rörelse   och gör DRAGKAMP (se till så att summan av krafter och värden är ikryssade för att se hur följande regel fungerar i praktiken:
kraft x sträcka = kraft x sträcka.

Avsnitt 7 Gungbräda -hävarmar i jämvikt


Bilden visar två personer i jämvikt på en gunga. 🔎 Kan du visa matematiskt att det är jämvikt?

Kraft = m𑁦g

Hävarmen: kraft x sträcka



Avsnitt 8 Vi gör lite kryss (vi har inte gått igenom allt under detta avsnitt, så du behöver inte kunna allt.)


Quizz 1
Quizz 2
Quizz 3 (du ska kunna allt)
Quizz 4



Inga kommentarer:

Skicka en kommentar

Obs! Endast bloggmedlemmar kan kommentera.