Trycket beror på ytan

Transkript

1 Inledning Trycket beror på ytan Du har två föremål med samma massa och balanserar dem på varsin handflata. Det ena föremålet har en mycket smalare stödyta än det andra. Förmodligen känns föremålet med mindre stödyta mer i handen. Visst gör det ondast att få ett tryck av en armbåge i magen än tryck från en hel arm? Praktiskt inför laborationen Utrustningen räcker till 2 grupper. Läroplanen FYSIK Ur det centrala innehållet i fysik - Krafter, rörelser och rörelseförändringar i vardagliga situationer och hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet. - Mätningar och mätinstrument och hur de kan kombineras för att mäta storheter, till exempel fart, tryck och effekt. Frågor om tryckhållfasthet kan diskuteras och detta tas upp i filmen Fatta fakta: Hållfasthet (se nedan) om att betong har hög tryckhållfasthet. Ur kunskapskraven i fysik för åk 7-9: - Eleven kan genomföra undersökningar utifrån givna planeringar och även formulera enkla frågeställningar och planeringar som det går att arbeta systematiskt utifrån. - Eleven kan föra E/C/A underbyggda resonemang där företeelser i vardagslivet och samhället kopplas ihop med krafter, rörelser, hävarmar, ljus, ljud och elektricitet och visar då på E/C/A samband. MATEMATIK Ur det centrala innehållet i matematik - Strategier för problemlösning i vardagliga situationer och inom olika ämnesområden samt värdering av valda strategier och metoder. Ur kunskapskraven i matematik för åk 7-9: - Eleven kan lösa olika problem i bekanta situationer på ett E/C/A fungerande sätt genom att välja och använda strategier och metoder med E/C/A anpassning till problemets karaktär samt E/C/A enkla matematiska modeller som kan tillämpas i sammanhanget. Eleven för E/C/A underbyggda resonemang

2 - om tillvägagångssätt och om resultatens rimlighet i förhållande till problemsituationen samt kan ge E/C/A på alternativa tillvägagångssätt. - Eleven kan redogöra för och samtala om tillvägagångssätt på ett E/C/A sätt och använder då symboler, algebraiska uttryck, formler, grafer, funktioner och andra matematiska uttrycksformer med E/C/A anpassning till syfte och sammanhang. Experimentet täcker det centrala innehållet som handlar om krafter och mätningar och mätinstrument. Begreppen kraft och tryck förekommer i många olika sammanhang och tryck i samband med dykning vilket också kan diskuteras. Som fördjupning och problemlösning finns möjlighet att uppnå kunskapskrav i matematik och hitta en strategi att räkna ut trycket när kraften och ytan är given. Bakgrund Tryck är en storhet som anges som kraft per areaenhet och mäts i enheten Newton per kvadratmeter (N/m 2 ). Tryck kan mätas från fasta, flytande och gasformiga ämnen. Det som skiljer kraft från tryck är att tryck tar hänsyn till ytan på föremålet som utövar kraften. När det gäller gasformiga ämnen mäts trycket mot de väggar som omsluter gasen. På 1 m går det 100 cm och på 1 m 2 går det 100 cm 100 cm = cm 2. Sensorn Kraftplattan mäter tyngden av föremål och personer upp till 4400 N så det finns ingen risk för att plattan ska bli överbelastad. Den mäter tyngden med hjälp av flera sensorer eller kraftgivare. Använd plattan stående på golvet för att minimera risken för skador. Viktigt är att plattan står stadigt på underlaget och därför bör underlaget vara hårt, t ex en matta är inte lämpligt att ha under. Plattan ska stå utan att vicka och detta regleras genom att skruva på fötterna på dess undersida. I plattans hörn, under varje fot, finns det en sensor och dessa sensorer är numrerade från ett till fyra. Antingen kan kraften från varje sensor kan mätas var för sig eller också vägs tyngderna från alla sensorerna samman till ett värde. Innan mätningen startas nollställs plattan utan någon massa på och på stabilt underlag genom att knappen Tare på ena sidan trycks in. Syfte med experimentet Att förstå att tryck inte är detsamma som kraft och att två föremål med samma tyngd kan ge olika tryck mot ett underlag beroende på hur dess stödyta eller stödytor ser ut. Begrepp att diskutera Kraft, tryck, tyngd, gas, molekyl, tyngdkraft.

3 Experiment Experimentet går ut på att jämföra trycket från en person när denna bär olika slags skor. Utrustning Kraftplattan, AirLink, ipad med Sparkvue HD, försöksperson, olika typer av skor. Utförande Stå på plattan med olika skor; låga och med hög klack. Mät kraften och fyll i tabellen. Uppskatta skornas stödyta och om hur stort trycket från skorna är. Skor Kraft (N) Stödyta liten/mellan/stor Tryck litet/mellan/stort Vilken sko tror du ger minst tryck? Vilken sko tror du ger mest tryck? Diskutera! Fördjupning Räkna ut stödytan på skorna du har testat. Det kan du göra genom att sätta skon i t ex mjöl och sedan på ett svart papper. Mät och uppskatta ytans storlek och räkna ut trycket som skon verkar på underlaget med. Fyll i tabellen! Skor Kraft (N) Stödyta (cm 2 ) Stödyta (m 2 ) Tryck (N/m 2 ) Eleverna kan själva få fundera ut hur de ska räkna ut trycket. De kanske vet att ju mindre yta desto större tryck och då kan de försöka översätta det till en matematisk uttrycksform. Kan de se sambandet mellan enhet och hur uttrycket ska se ut? Att enheten N/m 2 innebär att trycket räknas ut som kraften dividerad med ytan.

4 Resultat från ett exempel Diagram över kraften från två olika par skor. Kraften från båda skorna är densamma men genom att mäta ytan av skornas stödyta kan trycket beräknas. Variation Prova trycket från olika föremål med samma massa. Fundera på 1. Vilka skor är bäst i snö, (bild el så av olika slags skor man kan ha på vintern) 2. Hur är snöskor konstruerade? Varför använder man snöskor? 3. Vilka skor ska du välja om du vill ge så små respektive så stora skoavtryck som möjligt i nyfallen snö?

5 Film från AV-Media Fatta fakta: Hållfasthet. Id: U Ålder från 13 år. (Strömmande, DVD). Filmen handlar om att material har olika hållfasthet och hur man tänker vid konstruktionsarbeten.