Kraft och rörelse

Från Wikiskola
Hoppa till navigering Hoppa till sök
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

Projicera rutnätet för att rita vektorer

Övningar

NoK Heureka Fysik 1: Sidorna 246-250

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

Load video
YouTube
Cosinussatsen

[math]\displaystyle{ c^2=a^2+b^2-2ab\cos C ,\, }[/math]

Krafter i jämvikt

2004MINICooperS-001
PLM 2011 64 Jetalliance Lotus
Lance Armstrong

2012 DA14

En asteroid som nästan kolliderade med jorden. Det är tankeväckande som introduktion till detta avsnitt om kraft och rörelse..

Load video
YouTube

Krafter: Newtons tre kraftlagar

Newtons tre kraftlagar. CC By

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.

Forces in 1 Dimension
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


Läs mer:

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:

  1. låg hastighet ger en kastbana och satelliten landar på jorden igen.
  2. hög hastighet och satelliten övervinner jordens dragningskraft och skjuter ut i rymden på en fri resa.
  3. lagom hastighet innebär att satelliten påverkas av jordens dragningskraft och är på väg att landa men samtidigt hinner så långt ut att den "missar" jorden. Den fortsätter att fara förbi jorden, påverkas av dragningskraften och samtidigt missa jorden. Då hamnar den i omloppsbana. Så länge det inte finns något luftmotstånd kommer satelliten att fortsätta i sin omloppsbana.


Lektion 10 - Gravitationskraft

En kloss i vila på på ett lutande plan. CC By

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.

Gravity Force Lab
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.

GeoGebra Dynamisk arbetsbok

21 April 2013, Skapat med GeoGebra

Filen finns här: kloss på lutande plan

Uppgift
skapa en GGB själv

Använd denna ofärdiga fil

http://www.geogebratube.org/material/show/id/36091


lektion 11 - Kraftmoment och jämvikt

Kraften i punkt B ger ett större vridmoment på muttern än samma kraft i punkt A. CC By
Om man tar ett spett som är 1 meter långt och sätter spetsen under en sten och sedan sätter en sten 1 decimeter från spetsen så har man fått en utväxling på 1:9, vilket innebär att spettets spets om man trycker nedåt med 500 N på spettets andra ände utsätter stenen för en kraft av 4500 N vilket kanske kan få den att lyfta.
Tvåarmad hävstång med den resulterande kraften i den korta änden.
Besman

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.

Balancing Act
Click to Run

Rörelsemängd och Impuls

Rörelsemängd och energi är bevarade vid stötarna i Newtons vagga.


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)

Impuls är Kraft * tid = förändringen av rörelsemängden. Wikipedia skriver om rörelsemängd

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

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

The Ramp nedan skulle vara bra men den funkar för närvarande inte på min dator.

The Ramp
Click to Run

Film

Extra

Fysik för under f Euro Fasta nyckeln och gemet. Gausskanonen.

Prov - kapitel 1-4, ons v 42

v 42

Hämtad från ”https://wikiskola.se/index.php?title=Kraft_och_rörelse&oldid=26251”