Intro med Fysikens grunder

Från Wikiskola
Hoppa till navigering Hoppa till sök

Explaining Physics - What is Physics 1A all About?

Ett samarbete mellan Engelska 6 och Fysik 1a.

Engelsk fysiklitteratur finns sammanställd här: i ett föredrag jag höll på Utsikten i Nynäshamn

I synnerhet denna som är riktigt bra:

Här är en fysikbok jag laddade ner: CollegePhysicsBook.
Senaste versionen: Download for free at http://cnx.org/content/col11406/latest/.

Den är modern, rätt nivå och snygg. 1200 sidor. Imponerande.

Jag hittade en på Connexions.

Lektion 0

Styrdokumenten

Pastry presentation.jpg Se en PowwerPoint! Introduktion till Fysik 1a


Vad är fysik?

Här finns instruktionen till aktiviteten då vi sköt raketer och kastade bollar:

Vattenraket

Vilken fysik tror ni finns i raketexperimentet? Vi ritar en tankekarta.

Fysik är en tillämpning av matematiken

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


Vattenraket flack bana nr1.png

Titta på grafen i bilden.

Antag att banan är en parabel. Mät längden och högsta punkten. Räkna fram funktionen.

Fysik är tillämpad matematik.

Tips: Använd dig av att du kan läsa av vertex och kan läsa av en skärningspunkt med x-axeln.

Tips om verktyg: Använd din a kunskaper från Ma2C eller Geogebra eller WolframAlpha.

Facit: (klicka expandera till höger)


Hitta en bättre anpassad funktion

Vattenraket flack.png

Bonusmaterial

Logger Pro

Skriv ss före youtube för att ladda ner en film till din dator.
Logger Pro 3 Demo kast med liten boll i ring.png

Vi ska använda Logger Pro. Här kan man skapa punkter direkt i filmen och ta fram funktionen dess utom. Det är ett relativt dyrt program men vi använder testversionen.

Uppgift

  • ladda ner en film från Youtube eller DropBox
  • ta in filmen i Logger pro
  • Stega fram i filmen och markera bollen eller klotet
  • Analysera data. Välj då rätt typ av funktion.
  • Skriv ner funktionen
  • Ta en skärmdump
    • Cms Shift 3 tar ett foto på bildskärmen.
  • Fundera över hur bra din modell är.
  • Skriv en kort rapport
    • Shift Cmd + gör upphöjt i pages.

Länkar NV12

Så kan en lösning se ut

media:xx

Flipp

Flippa = Gör detta till nästa lektion!

Förbered dig genom att tänka igenom hur du ska göra en laboration på pendeln


Lektion 1 - Modeller

Fysikaliska modeller

Man kan förstå och beskriva världen på olika sätt. Inom vetenskapen är man noggrannare med hur begreppen används än vad många människor är i vardagligt tal. En vardagligt sätt att fråga kan vara - Hur tung är du? Och man får då svaret angivet i kilo. En fysiker skiljer här mellan massa som mäts i kilogram och tyngd som mäts i Newton. Det finns många exempel på hur fysikens begrepp har en bredare betydelse i vardagsspråket. Fundera till exempel hur orden kraft och effekt används i olika sammanhang.

Nedan följer två exempel; först en vardaglig beskrivning av krafters verkan på föremål och därefter en för fysiker korrekt beskrivning.

Vardaglig förståelse:

Det krävs en kraft för att driva något framåt i en konstant fart.

Fysikernas beskrivning - Newtons andra lag

En kraft som verkar på ett föremål leder till en accelererad rörelse.

De båda har som du märker helt olika innebörd. Den vardagliga beskrivningen tar hänsyn till friktion (en motriktad kraft), till exempel luftmotståndet som verkar bromsande på en bil. Det andra fallet med Newtons andra lag beskriver en renodlad modell med endast en kraft som verkar på föremålet.

En övning för en introdag

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar

Aristoteles vs Newton


Utvecklingen av fysikaliska modeller

Modellen prövas om och om igen. Om den stämmer blir modellen mer etablerad. om den inte stämmer får ma nundersöka mera. Antingen har försöket gjorts fel eller så måste modellen förkastas. Men ofta leder det till att man ger modellen ett tillägg.

Vatten fryser vid noll.
Men om det är salt sjunker fryspunkten.

Laboration

Sedan gör vi undersökningen av pendeln 1.4 på sid 10.

Vid den efterföljande diskussionen tittar vi på mer teori om Pendeln.

Analys av mätresultaten

Diskutera frågorna på sidan 11.

Variabler i ett experiment. Vi varierade längden och mätte svängningstiden. Vilka variabler (parametrar) höll vi konstanta? Varför är det viktigt?

Hemarbete

Läxa att läsa sidorna: 7-11.

Flippa = Gör detta till nästa lektion!

Till nästa gång bör du se igenom innehållet i lektion 2 nedan


Lektion 2

Nok-logga croppad fr bild sv wikipedia.jpg NoK Heureka Fysik 1: 7-18

Tiopotenser

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar

Uppgift: övning i 10potenser


Prefix

Matteboken om prefix

’’Prefix’’’ Se wikipedia: http://sv.wikipedia.org/wiki/SI-prefix

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar


Enheter

’’’SI-enheterna’’’’

Läs på Wikipedia om SI-enheterna.

Du ska alltid räkan med SI-enheter i dina fysikuppgifter. Om du har andra enheter måste du omvandla.

Exempel på omvandlingar:

  • 26 cm = 0.26 m
  • 36 km/h = 36 / 3.6 = 10 m/s
  • 35 g = 0.035 kg
Uppgift
Omvandla själv:
  1. 2.4 hg =
  2. 45 km/h =
  3. 24 mm =
  4. 0.005 kg =
  5. 2 MPa =
  6. 3.5 bar =
  7. 40 cm/s =
  8. Mattos har ett stift med diametern 0.7 mm. Uttryck tvärsnittsarean med SI-enheter.

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar


Läxa

Computer-blue.svg Läxa!

  1. Läs sidorna 7-18
  2. Gör uppgifterna på sid 18


Lektion 3 Värdesiffror mm

Värdesiffror

En kort förklaring lyder: Ditt svar skall inte innehålla fler värdesiffror än vad du har i dina ingångsvärden.

Vädresiffror är det antal siffror du får vid en avläsning eller mätning. Ex 3,14 har tre värdesiffror. Räkna med många decimaler ända tills du ska presntera svaret. Då använder du så många värdesiffror som det är i ditt minst noggranna utgångsvärde.

Ofta tänker man på att en uträkning kan ge väldigt många decimaler. Det är inte praktiskt eller snyggt att svara med alla decimaler som miniräknaren ger. Det ger en falsk bild av noggrannhet. Ditt svar är inte mer exakt än ditt minst exakta startvärde.

Exempel

Antag att du mäter diametern på ett runt lock till 23,5 cm. Omkretsen ges av pi*diametern. pi har hur många decimaler som helst och en uträkning med dator kan ge svaret

73.827427359360141103872119507068317778633480885314986

Är det lämpligt? Nej. Din mätning av diametern verkar ha tre värdesiffror. Därför ska du svara med tre värdesiffror. Svara alltså:

73,8

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar


Uppgift
Åldersskillnad

Använd Wolfram Alpha till att ta reda på jordens ålder och räkna ut åldersskillnaden mellan solen och jorden.

Svara med rätt antal värdesiffror.


Felgränser (Överkurs)

Vi går inte in på felgränser i denna kurs men den som är intresserad kan läsa vad Bruno kevius skriver om det.

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar


Storheter

Storhet, mätetal, prefix och enhet

Storheter används inom främst naturvetenskaper för att beskriva kvantitativa egenskaper hos föremål eller fenomen. En storhet har både storlek och dimension, i vissa fall även riktning. Exempel på storheter är en resas längd, en persons kroppsvikt eller en bils hastighet. Storhetsslag (dimension) i dessa exempel är längd, massa respektive hastighet.

Alla egenskaper är inte kvantitativa. En persons kön och om personen lever eller är död är kvalitativa egenskaper och beskrivs därför inte med storheter.

Wikipedia skriver om Storhet

Lektion 4 - Formelhantering

Uppgift
Visa formelhantering
U = R*I, I = U/R. Vilken är den tredje variabeln utlöst.


Många har använt en triangel som stöd för minnet när det gäller relationen s, v, t och för Ohms lag. Kjell.com har en fin cirkel för kombinationen av Ohms lag och effektformeln. Cirkeln är fin men det är ohållbart att ha trianglar och cirklar för alla upptänkliga formeler. Det är bättre att lära sig formelhanteringen. Då kan man hämta en formel i formelsamlingen och lösa ut den variabel man vill ha fri.

Abeille transp.png Åke Dahllöf har skapat och delar


Matteboken.se

Läs först denna sida på Matteboken .se om att skriva om formler. Titta gärna på filmen på sidan också.

Därefter kan du jobba ned pappersuppgifter som du får av din lärare.

Böcker

Origo Kurs AB, NVTE,Bonniers, sid 74-76

Khan

Öva ekvationslösning här på Khan Academy. Det är en av de bästa platserna för detta på nätet. Det finns en karta med övningar från lättaste addition till matte på ungefär C-nivå.

Du kan börja från början om du vill men annars har du några länkar till lagom svåra problem nedan:

Länkar till Khan Academy

  1. Enkla ekvationer = Linear Equations
  2. Lös ut en variabel ur uttrycket = Solving for a variable
  3. Räta linjens ekvation. Bra för fysikelever som behöver öva manipulering av uttryck.
  4. Ekvationer med x på båda sidorna = Linear Equations 3
  5. Solving for av variable Film.

Adda gärna mig som din coach. Min mejladress är hakan.elderstig@gmail.com

Test på formelhantering och enhetsomvandlingar

Uppgift

Detta är ett test som vi använder som diagnos. Detta är nödvändig kunskap för att kunna lösa fysikproblem.

Ett litet test på att använda fysikformler
Formelprov2
Test på enhetsomvandlingar nr 1
Test på enhetsomvandlingar nr 2
Svårt test på Enhetsomvandlingar


Lektion 5 Problemlösning

Mall för att lösa fysikproblem

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

Mall för att lösa fysikproblem


Lektion 6

Genomgång

Genomgång av testet ovan.

Extrauppgifter formelhantering

Om det inte gick som förväntat på testet måste du öva mer på formelhantering. Det gör man med de Extrauppgifter i formelhantering som finns ovan. Pröva även uppgifterna nedan innan vi går igenom dem på tavlan.

Uppgift
Formelomvandling
  1. lös ut Tvarm
    η = 1 - Tkall/Tvarm
  2. lös ut R2
    1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3


Facit: (klicka expandera till höger)

Uppgift
  1. Tvarm = Tkall / (1 - η)
  2. R2 = R R1R3 / (R1R3 - R R3 - R R1)
Multiplicera med minsta gemensamma nämnaren


Lektion 7 - Allt på en gång

Nu sätter vi ihop det vi kan och löser uppgifter som innehåller formler att omforma, prefix, potenser och enheter för att svara med rätt antal värdesiffror. Det är tillåtet att använda bok och dator för att lösa uppgifterna. Presentera utförliga, snygga lösningar.

Exempel
Formler, potenser, prefix, enheter och värdesiffror

Potentiell energi

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

Fråga: Vilken massa har vattnet som passerar vattenkraftverket Harsprånget under en sekund?

Räkna med att den potentiella energin omvandlas till 1.0 GJ under en sekund. Höjden är 107 m och vi antar (för enkelhetens skull) att verkningsgraden är 100%.

Fakta:

g = 9.82 m/s2 (från formelsamling)
WP = 1.0*109 J
h = 107 m

Formel:

m =WP / gh

Beräkning:

m =1.0*109 / (9.82 * 107) = 951 710 kg = 9.5*105

Svar: Ungefär 1000 ton


Uppgift
En sida med riktigt utmanande uppgifter finns här:

Uppgifter med formler, prefix, potenser, enheter och värdesiffror


Genomgång

Genomgång av: Uppgifter med formler, prefix, potenser, enheter och värdesiffror

Computer-blue.svg Läxa! Gör färdigt och repetera de två pappersövningarna hemma:

  • Extrauppgifter formelhantering
  • Uppgifter med formler, prefix, potenser, enheter och värdesiffror