Intro med Fysikens grunder

Lektion 0

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

Vattenraket

Vad är fysik?

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

Fysik är en tillämpning av matematiken

Titta på grafen i bilden.

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

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.

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.

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

Lektion 2

Tiopotenser

• matteboken om grundpotensform

Prefix

Matteboken om prefix

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

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: 2.4 hg = 45 km/h = 24 mm = 0.005 kg = 2 MPa = 3.5 bar = 40 cm/s =

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

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

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

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

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.

Öva mer: Här finns en övning med formelhantering till Fysikens_grunder. Den kommer nog bäst till sin rätt som repetition lite senrare i kursen.

Lektion 5

1. Kolla läxan att göra klart pappren
2. Vi övar på Kahn.
3. De får göra ett test.

Mall för att lösa fysikproblem

Mall för att lösa fysikproblem

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.

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:

1. 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

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

Test

Ett litet test på att använda fysikformler

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 lös ut Tvarm η = 1 - Tkall/Tvarm lös ut R2 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Facit: (klicka expandera till höger)

Uppgift

1. T_varm = T_kall / (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