Energi Heureka

Från Wikiskola
Hoppa till navigering Hoppa till sök

Flippat intro till Energin

Flippa = Se denna till nästa lektion!

Introduktion till Energiavsnittet

Diskutera filmen med era närmaste grannar. Vad var oklart? Om ni inte förstår ser ni om filmen. Eller så läser ni början av kapitel 5 i boken. När ni förstår allt går ni vidare.

Räkna i boken:

Uppgifterna 5.3-5.5.


Uppgift
Jämför med denna andra film

Var den bättre eller sämre varför då?


Lektion 1 - Arbete och energi

Nok-logga croppad fr bild sv wikipedia.jpg NoK Heureka Fysik 1: Sidorna 98-106.

Arbete

Arbete betekcnas med bokstaven [math]W[/math], vilket kommer från engelsakns Work. Ofta envänds även bosataven [math]E[/math] vilket betyder Energ och är ett vidare begrepp. Det finns ju även kemisk energi, elektrisk energi, värme och många fler.

[math]Arbete = kraft * str \ddot{a} cka [/math]

Kraften överför en mängd energi. Kraften uträttar ett arbete. Förkortas W (Work)

[math]W = Fs [/math]

där F = kraften och s = sträckan

Demo: vagn på lutande plan

Det kan demonstreras med en vagn som dras up för ett lutande plan med en dynamometer. Multiplicera kraft med sträcka och jämför för några olika lutningar.

Mekanikens gyllende regel

Genomgång

[math]Det \ man \ vinner \ i \ kraft \ f \ddot{o} rlorar \ man \ i \ v \ddot{a} g[/math]


Person A behöver inte använda lika stor kraft som person B för att få upp vagnen på höjden, dock behöver han transportera den en längre sträcka. Bild från commons.wikimedia.org

Mekanikens gyllene regel kallas den lag inom mekaniken som lyder "Det du tjänar i kraft förlorar du i väg". Hävstångsprincipen är ett exempel på den gyllene regeln, där man till exempel kan utnyttja ett långt spett för att lyfta på en tung sten som annars inte skulle gå att rubba.

Exempel En tung cylinder ska rullas upp på ett flak med hjälp av en bräda. Det finns två olika brädor att välja mellan; en lång och en kort. Den korta brädan skapar en brantare lutning än den långa. För att rulla upp cylindern längst den långa brädan så krävs inte lika stor kraft, men sträckan blir således längre.

Arbetet som utförs är det samma i båda fallen. / Texten ovan från svenska Wikipedia

Räkna

Lägesenergi

En uppgift om lägesenergi av Cristofer Enroth, TIS Lidköping

Kallas också potentiell energi.

Häredning:

Utgå ifrån att

[math]E = W = Fs = mgs = mgh [/math]

Vi kallar det potentiell energi eller lägesenergi:

[math]E_P = mgh [/math]

där m = massan, g = tyngdaccelerationen och h = höjden

Elastisk energii

Exempel:

  • En uppblåst ballong
  • En studsande boll
  • En hoptryckt fjäder
  • En pilbåge

Fjäderkonstant

Formeln som beskriver kraften som förlänger fjädern kallas Hookes lag.

[math] F = kx [/math]

där F är fjäderkraften, k är fjäderkonstanten och x är förlängningnen av fjädern

Energin i spänd fjäder ges av (överkurs):

[math]E_s =\tfrac{1}{2} kx^2 [/math]

Simulering av fjädrar och Hookes lag. Den ligger på en egen sida för att den låter ludligt varje gång sidan laddas. Ev kommer en kllickbar bild in här.

neXus FYSIK A: Sidorna 65-69.

Lektion 2 -Rörelseenergi

Nok-logga croppad fr bild sv wikipedia.jpg NoK Heureka Fysik 1: Sidorna 107-109.

Rörelseenergi kallas även kinetisk energi. Det är en form av arbete som ofta har storheten [math]E_k[/math].

Häredning: Vi vet sedan tidigare att [math] s = \tfrac{at^2}{2}[/math] och att [math] v = at[/math]. Utgå ifrån att

[math]E_k = W = Fs = ma*s = ma \tfrac{at^2}{2} = m \tfrac{a^2t^2}{2} = \tfrac{m(at)^2}{2} = \tfrac{mv^2}{2}[/math]

Vi kan alltså skriva ett uttryck för den kinetiska energin:

[math]E_k =\tfrac{1}{2} mv^2 [/math]



Uppgift
Elastisk kollision

Simuleringen nedan visar en elastisk kollision. Använd formeln för rörelseenergi för att räkna ut hur mycket energi som överförs från den röda kulan till den gröna.

Försvinner det någon energi?

Pröva med olika värden på massorna och hastigheten.

Använd gärna Wolfram Alpha till dina beräkningar



Flippa = Gör detta till nästa lektion!

Förbered laborationen om energiomvandling genom att läsa instruktionen: Instruktion: Energiomvandling


Lektion 3 - Övergången mellan lägesenergi och rörelseenergi

Nok-logga croppad fr bild sv wikipedia.jpg NoK Heureka Fysik 1: Sidorna 109-116.

Energin omvandlas

Tänk dig att du lyfter en sten 2m upp från golvet. Om golvet är nollnivån så har du ökat den potentiella energin med mgh.

Om du sen släpper stenen kommer den att falla med ökande hastighet och allt större rörelseenergi. Just innan den når golvet har all lägesenergi omvandlats till rörelseenergi:

[math]E_k =\tfrac{1}{2} mv^2 [/math]

Den här energiomvandlingen innebär att vi kan säga att:

[math]E_p = E_k[/math]

vilket innebär att:

[math]mgh =\tfrac{1}{2} mv^2 [/math]

Förkortar man bort m och löser ut v får vi:

[math]v =\sqrt{2gh} [/math]

Energiövningar

Skateparken

I skateparken kan du se hur energin är konstant men växlar mellan lägsenergi och rörelseenergi.

Energy Skate Park: Basics
Click to Run


Computer-blue.svg Läxa! Läs sidorna i boken och gör uppgifterna 5.22-5.35 i heureka


Lämpliga räkneuppgifter i boken

Här kräver jag att alla skriver av mina lösningar på tavlan.

Syfte: Att få till snygga lösningar. Att öva sig att snabbt lösa fysikuppgifter.

5.7
5.10
5.12
5.13
5.17
5.18
5.22
5.23
5.32
5.35

Räkneövning

Innan du börjar med bokens uppgift ska du göra dessa .

Gnome-dev-printer.svg
Du kan printa denna! Du kan printa Uppgift energiformlerna


20px-Tango style Wikipedia Icon.svg.png
Uppgift: Öva på energiformlerna:


1. W = F * s Lös ut F

2. W = F * s Lös ut s

3. W = F * s s = 80 m, W = 400 J. Vad är F?

4. W = F * s F = 14 N, W = 7 kJ. Vad är s?

5. WP = mgh m = 7 kg, WP = 3.7 kJ. Vad är h?

6. WK = mv2/2 m = 320 g, WK = 11 MJ. Vad är v?

Facit: (klicka expandera till höger)

Facit till uppvärmningsuppgiften med energiformler

1. F = W/s

2. s = W/F

3. F = 5 N

4. s = W / F = 7000/15 = 500 m

5. h = WP/mg = 3700/(7*9.82) = 53.8 m

6. v = (2*WK/m)^0.5 = (2*11*10^6/0.32)^0.5 = 8291 m/s


  • Nexus: Lösningar till 501-505. Jag har inte löst 506 eftersom den innehåller trigonometri som vi inte jobbar med just nu.

Tänk till 6 sid 111 - två kulbanor

Vilken kula kommer först i mål?

  1. Diskutera
  2. Sök formler i boken
  3. Gör ett experiment
  4. Sök info på nätet

Tips

http://www.chaostoy.com/cd/html/rollin_e.htm
http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/gal_accn96.htm
http://www.youtube.com/watch?v=qN6amRT1UaM

Krafter, vektorer och arbete

Effekt och verkningsgrad

Nok-logga croppad fr bild sv wikipedia.jpg NoK Heureka Fysik 1: Sid 117-119

Nexus, sid 90-92

Effekt

P = W / t
där P = effekt, W = arbetet, t = tiden.
Effekt mäts i Watt (vilket också är samma som J/s)

Verkningsgrad

η = Wnyttig/Wtillförd


nexus: Lösningar till uppgifterna: 514-522

Överkursuppgift: Dessa två sidor på wikipedia är en smula oklara när de skriver om Joule, Watt och Wattsekunder. Gå in och redigera detta så det blir bättre: http://sv.wikipedia.org/wiki/Watt och http://sv.wikipedia.org/wiki/Effekt.

Computer-blue.svg Läxa! Läs sidorna i Heureka-boken och gör uppgifterna:

5.36 - 5.43 om Effekt
5.4 - 5.46 om Verkningsgrad

Flippa = Gör detta till nästa lektion!

Flippa! Förbered laborationen om Instruktion: Energiomvandling


Felix Baumgartner

Inbäddat’'

Felix Baumgartner - Fysikens hopp

Länkar Felix Baumgartner

Felix baumgartner på Wikipedia
Red Bull Stratos
Baumgartner tech
http://www.wired.com/wiredscience/2012/10/the-physics-of-the-red-bull-stratos-jump/
http://www.jimmo.org/the-physics-of-the-felix-baumgartner-jump/

En presentation av Fysiken bakom

Så här ser en presentation ut som gjordes av TEINF11 och TE11 vårterminen 2012, ett tag efter hoppet.

Elevers presentation av Fysiken i Felix hopp
Uppgift
Vi ska göra en presentation tillsamans

Innan ni börjar vill jag att ni loggar in på Google. Ni kan logga in med ett Youtubekonto eller vilken Googletjänst som helst. Det gör at man ser vem som skriver vad.

Här finns arbetsdokumenten på Drive:

Länk til lDrive för TE12A
Länk till TE12 B:s dokument


'’’TEINF11:s och TE11:s presentationer



Bedömning

bedömningen sker på CI 3-4.

Övrigt

Tänkvärt: What if? Vad händer om en jättediamant faller mot jorden?

Fysik och programmering

JavaScript-logo.png
Javascript och spel Kod: CC By SA spelprogrammering.nu


Hela lektionen ägnas åt programmering om du inte absolut vill göra uppgifterna i boken.


Vi ska programmera med Javascript och lära oss fysik på samma gång. Först kommer vi att använda en känd rörelseekvation och sedan kommer vi att ta med formlerna för lägesenergi och rörelseenergi i syfte att vi ska bekanta oss mer med de fysikaliska modellerna. Vi kommer därför att bli mer bekanta med energiomvandlingen som vi labbade på.

20px-Tango style Wikipedia Icon.svg.png
Uppgift:

Här får du tre filer med en boll som rör sig till höger. Det är en html-fil och två .js-filer. Filen energi.js är den du ska ändra koden i, library.js är ett bibliotek med funktioner för att rita bollen och Fysik.html kopplar samman energi.js och library.js och visar resultatet i en webb-sida.
Alla filer måste ligga i samma mapp på din dator för att det ska fungera, spara även filerna med samma namn som står ovan.
När du gjort en ändring i energi.js måste du spara ändringarna och sedan uppdatera webb-sidan med Fysik.html.
Du kan använda Notepad++ att redigera koden i.
Filerna:

Använde den här sidan att titta på din fysikaliska modell: http://www.wikiskola.se/javascript/Fysik.html
koden finns här: http://www.wikiskola.se/javascript/Energi.js
Detta är den biblioteksfil som används av din kodfil: http://www.wikiskola.se/javascript/library.js Du behöver inte förstå den. Den är till för att det ska vara enklare att skapa grafik.

Ändra i koden så bollen rör sig nedåt med konstant fart.

Vi vet sen tidigare att läget för ett fallande objekt ges av:

s = v0t + at2/2

Ändra nu i koden så att bollen faller med en accelererande rörelse.

Det finns textrader i koden för potentiella energin och kinetiska energin.
Lägg in formlerna för dessa i koden.

Facit: (klicka expandera till höger)

Kika inte på lösningen om du inte absolut måste!
Fysikaliska modell av energiomvandling vid fritt fall: http://www.wikiskola.se/javascript/Energi_demo.html
Koden finns här: http://www.wikiskola.se/javascript/Energi_demo.js

Höjden är fallhöjden - s därför att canvas har y-axeln nedåt. Annars skulle den potentiella energin öka under fallet.

Vi dividerar med tusen för att få hanterbara siffror. Decimalerna rundas av.


Räkneövning

Hitta på några uppgifter... eller en quiz ...

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar

Övningsuppgifter Energi


Repetition inför provet

Nexus:Lösningar till uppgifterna 523-533.

Övningsprov

Gamla prov att titta på: jag delar ut papperskopia på provet version 1 som det finns lösningar på nedan.

Facit med lösningar till Prov - Energi ver1.
Övningsprov från Kunskapsmatrisen

Andra sajter

Enerig impuls effekt verkningsgrad

Prov med formativ bedömning

2012

Det här provet på energi och värme bedömdes formativt tillsammans med eleverna.

Här finns provet med ett facit som eleverna utarbetade. Det är ett arbetsdokument som kan innehålla fel och brister men det ingår i själva processen. Ett facit för jämförelse med elevernas lösningar. Ett facit som kan diskuteras.

2013

Den här gången siktar vi på att räkna igenom provet igen. Vi jobbar två och två på ett ungefär, så vi täcker in alla tio uppgifterna. Gärna någon osäker ihop med någon säkrare.

Syfte:

De som kommer att behöva ett omprov får en nyttig repetition.

De som klarat provet lär sig mer, befäster sina kunskaper och skaffar sig en djupare förståelse genom att förklara för någon annan.

Det har visat sig att det är svårt att bära med sig kunskaperna från kapitelproven till de nationella proven. Förhoppningsvis underlättas det av att man får diskutera uppgifterna i par.

Skapa facit i Driven

Vi använder presentationsprogrammet i Google Drive.

Tänk på att:

  • Klippa in en bild på uppgiften från provet: Prov Fysik Rörelse och Energi version 2.1
  • Skapa en fullständig lösning
  • Skriva en separat kommentar som förklarar hur man bör bedöma lösningar på olika nivåer från e till eventuella A.

Resultatet syns i detta dokument. Rättningsmall till Prov Kap 4-5 ver 2.1

Tips för grekiska tecken och formler
on-line-editor för LaTex
shift - alt - d ger [math] \Delta [/math]

Elevaktiv bedömning

Detta blir lektion två.

Rätta efter mallen ovan.

Vi går igenom mallen med projektorn och diskutera de bedömingsfrågor som uppstår.

Flippat hemprov i Fysik 1 Rörelse och Energi

Uppgift
Filma när du löser uppgifterna

Du ska göra en hemtenta med fyra provuppgifter och du ska få visa att du verkligen behärskar detta. Så här går det till:

  1. Titta igenom provet Flippat hemprov i Rörelse och Energi och tänk ut hur du ska lösa uppgifterna.
  2. Ta fram papper och penna samt en filmkamera, telefon eller liknande.
  3. Filma din hand och papperat när du löser uppgifterna.
  4. Berätta hela tiden vad du gör och varför.
  5. Ladda upp filmen (som olistad om du vill vara privat) på Youtube och skicka länken till mig

Nu har du gjort en typisk flippfilm på samma sätt som många lärare gör.

Bedömning: Den här uppgiften lämpar sig väl till att bedöma begrepps-, problemlösnings- och kommunikationsförmåga.