Kraft och rörelse
| Uppgift |
|---|
| En kluring
En häxa, ett troll, en smart norrmannn och en svensk befann sig på toppen av ett höghus. De bestämde sig för att tävla om att komma först ner. Häxan flög ner, trollet hoppade och den smarte norrmannen tog hissen. Svensken tog trapporna. Vem kom först ner? Svensken. Varför då? |
Krafter åt flera håll
Övningar
Använd rutat papper (kvadratiska rutor). Det kan kopieras från bilden till höger.
Öva på att
- addera krafter grafiskt och algebraiskt
- dela upp krafter i komposanter
Träna också på att använda simuleringen ovan där du kan läsa av vinklar och storlekar på vektorerna.
Cosinussatsen är användbar
[math]\displaystyle{ c^2=a^2+b^2-2ab\cos C ,\, }[/math]
Krafter i jämvikt
2012 DA14
En asteroid som nästan kolliderade med jorden. Det är tankeväckande som introduktion till detta avsnitt om kraft och rörelse..
Krafter: Newtons tre kraftlagar
v 40 neXus FYSIK A: Sidorna 54-62.
Newton
Newton kuinde bygga vidare på Keppler mfl och förklara fysiken bakom planeternas banor.
Krafter
Newtons första lag'
Ett föremål förblir i vila eller fortsätt röra sig rakt fram om inga krafter verkar på det.
Om det finns friktion så upphör ju en rörelse men tänk på planeterna som rör sig i sina banor utan att stanna.
Khan Academy har filmer om Newtons lagar. Klicka på nästa så kommer Newtons andra osv.
Newtons andra lag
F = ma F är kraften, m är massan och a är accelerationen Om ett föremål påverkas med kraften F kommer det att accelereras med a.
| Click to Run |
Enheten Newton
Tyngdkraft
F = mg
Newtons tredje lag
lagen om kraft och motkraft Om en sak A påverkar en annan sak B med en kraft så på verkar B A med en lika stor kraft i motsatt riktning
- Troll Physics om Newtons tredje lag Länken är för lång för att funka i mallen ovan)
Simulering av planeter i banor
Planeter, månar och satelliter påverkas av gravitationskrafter och kan hamna i omloppsbanor. Nedanstående simulering visar hur.
Hur funkar det?
Om man skickar en raket rakt ut i rymden så kommer den att fortsätta med konstant fart hur längesom helst eller tills den kommer in i något gravitationsfält.
Planeter i ett solsystem har en ömsesidig påverkan på varandra genom gravitationskrafterna. Den enkla modellen med två kroppar i simuleringen visar hur den lättare kroppen hamnar i omloppsbana runt den tyngre planeten.
En satellit påverkas hela tiden av dragningskraften från jorden. Dragningskraften får satelliten att ändra riktning efter som kraften hela tiden är riktad mot jordens centrum.
| Uppgift |
|---|
| Testa satelliten
Pröva vad som händer om du startar simuleringen med två kroppar. med utgångsinställningarna hamnar den mindre planeten (som en satellit) i omloppsbana runt den större planeten (jorden). Ändrta nu till ett stort värde på hastigheten för satelliten. Då far den ut i universum. Ändra till ett litet värde. Då kraschar den mot jorden. Om man tänkte sig att man kunde skjuta iväg satelliten (snett uppåt) med olika hastigheter från jordens yta (helst utan luftmotstånd) så får man tre fall:
|
Lektion 10 - Gravitationskraft
v 40
neXus FYSIK A: Sidorna 63-69.
Dagens tre formler finns i formelsamlingen på sidan 44.
Gravitationskraften
F = G * m1*m2/r2 där G är en konstan, m är de två massoerna och r är avståndet mellan massorna.
Titta gärna på Wolfram Alpha som räknar ut kraften mellan jorden och månen så enkelt så.
Fin simulering: [http://www
.nowykurier.com/toys/gravity/gravity.html klicka här]. Fick den av Nils. tack!
Annan simulering nedan.
| Click to Run |
Lutande planet
En kloss ligger på ett lutande plan. Den hålls på plats av friktionen. Eller så är det en skäjtbårdåkare som står på taket och håller i ett rep. Nåväl, här kommer en demo i GGB.
|
21 April 2013, Skapat med GeoGebra |
Filen finns här: kloss på lutande plan
| Uppgift |
|---|
| skapa en GGB själv
Använd denna ofärdiga fil |
lektion 11 - Kraftmoment och jämvikt
.png)
Ta med: balansvåg med vikter, linjal och tyngder.
v 41
neXus Fysik A sid 68: Tyngdkraftens komposanter på ett sluttande plan.
neXus FYSIK A: Sidorna 70-74.
Förra gången: Men kanske först något om tyngdkraften (och dess komposanter) när en bok exempelvis ligger på ett lutande plan och jämvikt råder mellan tyngdkrafter och friktionskraften.
Kraftmoment
M = F * l F är kraften, l är det vinkelräta avståndet mellan kraften och rotationscentrum l kan ses som avståndet till kraftens angreppspunkt men då får man räkna med den vinkelräta komposanten
Teori: Wikipedia om Kraftmoment. OBS! Wikipoedia anvender begreppet vridmoment med bokstaven τ istället.
Wikipedia om hävstången.
Demo: Walter Fendt - The Lever
Demo: Riktig balansvåg...
Jämvikt
Om summan av alla krafter samt kraftmoment som verkar på ett föremål är noll då är föremålet i jämvikt.
Wikipedia har en bra bild på kraftjämvikt för kloss på lutande plan.
| Click to Run |
Rörelsemängd och Impuls
Rörelsemängd
Rörelsemängden är massan * hastigheten.
Rörelsemängd betecknas vanligen med [math]\displaystyle{ \mathbf{p} }[/math] och är en vektor och rörelsemängden kan då skrivas
- [math]\displaystyle{ \mathbf{p}= m \mathbf{v} }[/math]
där:
- [math]\displaystyle{ \mathbf{p} }[/math] är rörelsemängden (vektor)
- [math]\displaystyle{ \ m }[/math] är massan (skalär)
- [math]\displaystyle{ \mathbf{v} }[/math] är hastigheten (vektor)
Wikipedia skriver om rörelsemängd
Impuls
Impuls är Kraft * tid = förändringen av rörelsemängden. 8enkelt uttryckt)
En impuls ändrar rörelsemängden för ett objekt. En impuls beräknas som integralen av kraft med avseende på tid där integrationsintervallet är impulsens varaktighet:
- [math]\displaystyle{ I=\int F\,dt }[/math]
Då
- [math]\displaystyle{ F = \frac{dp}{dt} }[/math]
erhålls
- [math]\displaystyle{ I=\int\frac{dp}{dt}\,dt }[/math]
- [math]\displaystyle{ I=\int dp }[/math]
- [math]\displaystyle{ I=\Delta\ p }[/math]
En egen undersökning
Vi utvecklar laborationen i Kraft och rörelse p så sätt att ni får välja en del och planera en undersökning som ni genomför, dokumenterar och presenterar på lämpligt sätt.
Undersök exempelvis:
- friktionstalet ändras beroende på objektets form eller anläggningsyta
- en boll som rullar på ett lutande plan. variera lutningen. Stämmer det med teorin.
- en kloss som glider på ett lutande plan. Stämmer det med teorin.
Mät massor, krafter, sträckor och tider och dokumentera nog.
- skapa en tabell med varierade och uppmätta värden, exempelvis h och t
- dela i Drive med medarbetarna
- rita en graf
- kurvanpassa i GeoGebra
- fundera över sambandet
- planera ett nytt experiment om det behövs
- rita figur
- jämför med teori och formler
- förklara och redovisa
Utför beräkningar på lektionen och hemma.
Skicka in dina preliminära slutsatser.
Få respons av en kamrat.
Slutredovisa genom att presentera dina resultat för klassen.
12B - filmer för analys
Välj någon av de rullande sakerna i filmen.
Ladda ner filmen till din dator.
Välj något filmprogram:
- iMovie
- Photoshop
- Tracker (Open source program för videoanalys)
Skapa en tabell med värden för läge och tid. Du kan exempelvis stega dig far m filmen genom att visa den i Quicktime på din dator.
Rita en st-graf.
Skapa vt- och at-grafer.
Fundera över om alla bollar och cylindrar borde ha samma acceleration. jämför med den teoretiska accelerationen. Mät på flera föremål. Identifiera skillnader och avvikelser.
Räkna ut potentiell och kinesiska energi och jämför dessa. Vad är skillnaden. Varför finns det en skillnad?
Läs gärna i den underbara fria läroboken College Physics. kapitel tio är ganska bra för den med ambitioner.
Använda Tracker
Instruktion till Tracker
- Konvertera filmen till Quicktime om den inte redan är det.
- Ladda ner här: https://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/
- Läs om Tracker.
- Vid javaproblem på Mac - Gör så här. Eller gå till http://java.com
- För att det ska funka var det någon inställning av Quicktime som hade med 64 bitar att göra.
- Importera filmen
- Exempel Fallande tennisboll
- Lägg till koordinatsystem
- Skapa kalibreringsmåttband (knappen till höger om axlarna)
- Skapa en spårbar punkt: Klicka Spår Ny - Masscentrum
- Döp den gärna
- Kicka Slidern och sedan Auto trycker och markera
- För att lyckas markera ska man Ctrl-Shift-klicka
- Start
- Ett annat trick som man inte ser så lätt är att klicka på det lilla x:et på y:axeln för att fälja att plotta andra saker som v-t eller a-t-grafer.
Lär dig analysera film med fysik
Gruppövningar
- kaströrelse, kommer bollen att gå i?
- Någon hävarm, vektorer
- Pendelrörelse med hastighetsvektorer
- Svängning i fjäder, cosinus
- Stakningsfilmer
- Impuls och kollisioner
- Rullande hjul med punkt på
- Mannen som springer i en loop, centripetalacceleration
- Studsmatte-OS, g-krafter
| Uppgift |
|---|
| Redovisa de förövningar som blev bra.
Lägg filmerna på Youtube och länken i Progress |
Övningar och projekt
Här är en samling exempel på vad man kan göra med Tracker
- Fallande boll
- Kast med liten boll
- Pendel
- Tyngd svänger i en fjäder
- Linjaler
- Kolliderande bollar
- En volt
- Human Loop the Loop
- Trampolinhopp
- Längdskidåkning från en MakerDay på Stadion
Mer om videoanalys
Andra fysiksimuleringsprogram
A-uppgift rullande saker
Fundera och förklara varför mätvärdena skiljer sig. Läs kapitel 10 i College Physics så hittar du svaren.
Projekt i Fysik 1 Kraft och rörelse
Gravity errors
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.
| 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: |
'’’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?
Sammanfattning och repetition
v 41
neXus FYSIK A: Sidorna 75-78.
Diverse i slutet kapitlet
neXus FYSIK A: Sidorna 79-81.
Fundera och diskutera
Prova själv
Berg- och dalbanor
Krockar
Repetition inför prov Newtonmekanik (kapitel 1 o 2)
Lösningar till diagnoser och prov
- Lösningar till diagnos kapitel 3
- Lösningar till diagnos|kapitel 4
- Lösningar till Mekanikprovet, version 1
- Lösningar till Mekanikprovet, version 2
- Lösningar till Mekanikprovet, version 4
APU-repetition
- Genomgång av provet de gjorde själva, version 1
- Delar ut provet i version 2 som de får öva på. Lösningar finns ovan.
- Titta igenom alla lösningar ovan,
- Sedan exempel och uppgifter att öva på enligt ovan
- En bunt stenciler med sammanfattningar, repetitioner, enhetsomvandling, formelmanipulationer, etc.
Extra Simulering ramp
The Ramp nedan skulle vara bra men den funkar för närvarande inte på min dator.
| Click to Run |
Film
- http://www.sli.se/prodinfo.asp?sid=a1a52336-9fe5-4613-ac0f-6521f7bd4973&a=DVD+2021. Newton, mekanik, energi, muskler, mm.
- http://learnphysics.ning.com/video/newtons-laws-of-motion-1
- http://learnphysics.ning.com/video/dropping-a-feather-and-a
Extra
Fysik för under fem Euro Fasta nyckeln och gemet. Gausskanonen.
Prov och bedömning Värme kraft och rörelse
- [Media: Prov_Värme_kraft_och_rörelse_kap_11_heureka_ver_1.1_på_nätet.pdf | Prov: Värme krafto ch rörelse version 1.1]