6. RÖRELSE OCH KRAFT KOMMENTARER TESTA DIG SJÄLV, FINALEN OCH PERSPEKTIV. Spektrum Fysik Lärarhandledning Författaren och Liber AB

Transkript

1 facit och KOMMENTARER TESTA DIG SJÄLV, FINALEN OCH PERSPEKTIV 426

2 6. RÖRELSE O CH KR AF T FACIT TILL TESTA DIG SJÄLV Testa dig själv 6.1 Förklara begreppen likformig rörelse En rörelse med jämn fart i samma riktning. accelererad rörelse En rörelse som går fortare och fortare. retarderas rörelse En rörelse som går långsammare och långsammare. medelhastighet Medelhastighet är den genomsnittliga hastigheten. 1. a) Ett flygplan som flyger rakt fram med konstant hastighet. b) En bil som startar och kör i väg. c) En bil som bromsas km/h m m/min 5. När du kastar upp bollen i luften så får den en viss hastighet. Så snart som bollen lämnar handen så börjar den retardera. Precis när bollen ska vända har den ingen fart alls. På väg neråt accelererar bollen tills den fångas i dina armar. 6. a) 60 km/h b) 80 km/h c) 50 km/h om vi räknar med tiden för rast och 67 km/h om vi inte räknar med den tid då bilen stod stilla. (Uppgift 7 9 endast grundboken) m/s km/h 9. Hastigheten är / 24 km/h km/h 427

3 6. RÖRELSE O CH KR AF T Testa dig själv 6.2 Förklara begreppen gravitationskraft Jordens dragningskraft dynamometer Instrument för att mäta krafters storlek. motkraft En kraft som är lika stor som en given kraft men som har motsatt riktning. friktion En kraft som bromsar en rörelse när två ytor rör sig mot varandra. tyngdpunkt Medelpunkten för ett föremåls massa. lodlinje En linje som går igenom jordens medelpunkt. stödyta Den yta ett föremål vänder mot underlaget. 1. En dynamometer är graderad i newton (N). 2. a) När man cyklar och bromsar vill man ha stor friktionskraft mellan hjulet och vägen. b) I navet på ett cykelhjul vill man ha en så liten friktion som möjligt för att cykeln ska rulla bra. 3. Friktionskraften är riktad åt motsatt håll från själva rörelsens riktning. 4. a) 42 kg b) 420 N c) 42 kg d) 70 N 5. Ett lod består av en lina i vilken det hänger en tyngd. Man kan använda lod till exempel om man ska bygga en vägg som ska vara lodrät. 6. Massa är detsamma som vikt och beror på hur mycket materia ett föremål består av. Tyngden beror på jordens dragningskraft på föremålet. 7. Man faller eftersom lodlinjen genom tyngdpunkten kommer utanför stödytan, vilken är foten på det inre benet. 8. Framför allt av två skäl: Luftmotståndet minskar, vilket gör bilen snabbare. Dessutom blir tyngdpunkten lägre i bilen, vilket gör den stadigare. 9. A: Stenen påverkas av tyngdkraften och av en lika stor motkraft från snöret. B: Stenen påverkas av tyngdkraften. C: Stenen påverkas av tyngdkraften och av en motkraft från bordet. 10. a) 60 g b) 60 g c) 0,1 N (Uppgift 11 endast grundboken) 11. a) Kälkens hastighet kommer långsamt avta. b) Även om det är spegelblank is så uppkommer friktion mellan pulkan och isen. 428

4 6. RÖRELSE O CH KR AF T Testa dig själv 6.3 Förklara begreppen luftmotstånd En friktionskraft som uppkommer när ett föremål krockar med molekylerna i luften. vakuum I vakuum finns det ingen luft. fritt fall Ett fall utan luftmotstånd. kaströrelse En bågformad rörelse som inträffar när man kastar ett föremål upp i luften. satellit Ett föremål i omloppsbana runt en planet. 1. De kommer samtidigt till marken. 2. De kommer samtidigt till marken. 3. a) Stenen b) Lövet påverkas av större luftmotstånd. 4. Luftmotstånd är en friktionskraft som uppkommer då till exempel ett löv krockar med molekylerna i luften. 5. Tina och Anders kommer samtidigt ner till vattnet och Ellinor en liten stund senare. 6. I den lodräta riktningen startar retardationen så snart bollen lämnat foten. I sin högsta punkt är hastigheten noll. Därefter accelererar bollen på sin väg neråt. I den vågräta riktningen är hastigheten nästan likformig, det vill säga den är nästan lika stor hela tiden. 7. En satellit faller hela tiden mot jorden. Men eftersom satelliten faller lika mycket som jorden böjer av kommer den aldrig att träffa jorden. (Uppgift 8 endast grundboken) 8. Burkarna väger lika mycket under förutsättning förstås att getingarna är identiskt lika och att det är samma luftmängd i båda burkarna. Då är det samma atomer i de båda burkarna. Massan är densamma. 429

5 6. RÖRELSE O CH KR AF T Testa dig själv 6.4 Förklara begreppen tröghet Ett föremåls inbyggda motstånd mot rörelse. centralrörelse I fysiken kallas rörelsen när du åker runt i cirkelbana för centralrörelse. centripetalkraft Kraften som håller ett föremål kvar när den utsätts för centralrörelse. centrifugalkraft Kraften som som upplevs trycka kroppen ut från cirkelbanan. 1. a) Du kastas framåt. b) Det beror på kroppens tröghet. 2. Bilbälte, krockkudde 3. a) Centripetalkraft b) Den är riktad in mot centrum. 4. Bild A 5. Jorden påverkas av solens dragningskraft. 6. a) Centrifugalkraft b) Det beror på kroppens tröghet. 7. I tvättmaskinens roterande trumma finns små hål. När tvättmaskinen centrifugerar, det vill säga snurrar jättesnabbt, slungas vattnet i kläderna ut genom de små hålen eftersom centripetalkraften där upphör. (Uppgift 8 endast grundboken) 8. Satelliten närmast jorden har högst hastighet. Det beror på att den har större kraft att övervinna i form av jordens dragningskraft. 430

6 6. RÖRELSE OCH KRAFT 6. RÖRELSE OCH KRAFT PERSPEKTIV Att promenera Vid första tanken låter promenader inte så särskilt farliga. Men faktum är att varje år skadas ett stort antal fotgängare när de halkar på is och snö. I genomsnitt skadas personer per invånare i Sverige på grund av halkiga vägar och trottoarer. FRÅGA Har du halkat och slagit dig någon gång? Hur många åtgärder kan du komma på som skulle kunna minska antalet halkolyckor bland fotgängare? Att åka moped När kravet på körkort för moped infördes sjönk antalet skadade i mopedolyckor. Men trots det har 33 % av alla som skadas i trafiken mellan 0 17 år gjort det när de åker moped. Och av de som skadas allvarligt har 80 % haft FRÅGA Tänk dig att du är trafikpolis för en dag. Hur skulle du göra för att få ungdomar att inte trimma sina mopeder? Skriv ner så många förslag du kan komma på. Försök ge en fysikalisk förklaring till varför dina åtgärder fungerar. hjälm. Slutsatsen är att hastigheten är en avgörande riskfaktor. I hälften av alla dödsolyckor på moped har motorn varit trimmad. SÄKRARE I TRAFIKEN Att åka bil Att cykla Förr använde i stort sett ingen hjälm när de cyklade. Men år 2005 kom en ny lag som innebär att alla under 15 år måste ha hjälm när man cyklar. Sedan dess har användandet ökat, men inte tillräckligt. Andel åringar som använder cykelhjälm Procent FRÅGA Använder du hjälm när du cyklar? Hur stor andel av åringarna använde cykelhjälm år 2000? Vad hände med andelen som använder hjälm efter att lagen infördes 2005? Tänk dig att du arbetar på Trafiksäkerhetsverket och vill få fler tonåringar att använda cykelhjälm. Hur skulle du bära dig åt? Bilbälten räddar liv genom att fånga upp krafter som uppstår vid kollisioner. Bilbälten används FRÅGA mest i personbilar (ca 90 %) och minst i lastbilar (ca Varför tror du att det är 40 %). I nyare personbilar, som aktivt med ljud och färre lastbilschaufförer lampor påminner alla i bilen att sätta på sig bilbältet, ökar användningen av bilbälten (ca 99 %). än personbilsförare som använder bilbälten? Hur ska man bära sig åt för att få fler personer att använda bilbälte? KOLLISIONSKRAFTER Att frontalkrocka i 7 kilometer i timmen är som att stå upp och sedan falla rakt framåt och slå i marken. Att frontalkrocka i 30 kilometer i timmen är som att falla från första våningen. Att frontalkrocka i 50 kilometer i timmen är som att falla från tredje våningen. Att frontalkrocka i 70 kilometer i timmen är som att falla från sjätte våningen. Att frontalkrocka i 90 kilometer i timmen är som att falla från tionde våningen År PERSPEKTIV SÄKRARE I TRAFIKEN Trafiksäkerhet kan självfallet diskuteras ur många olika perspektiv. Vi har valt att först belysa de vanligaste sätten att transportera sig, inte minst om man är tonåring: promenera, cykla, åka moped och åka bil. Källor till texterna är i första hand Trafikverket och Statens väg- och trafikforskningsinstitut, VTI. Med texterna och frågorna vill vi för varje transportsätt tydliggöra att flera centrala faktorer spelar in när det gäller att förbättra säkerheten och minska antalet olyckor. Säkerheten kan förbättras med hjälp av nya bättre tekniska lösningar, genom att vi som vistas i trafiken tar större ansvar och förbättrar vårt beteende samt genom att riksdagen fattar beslut om nya lagar. Målet med texterna och frågorna är att bidra till engagerade samtal/ diskussioner där dessa faktorer möts. Har du halkat och slagit dig någon gång? Fråga gärna hur många elever som känner någon som halkat och slagit sig, vilka slags skador de fått osv. Intressant kan vara att se vad eleverna känner till om halkolyckor och ålder. Hur många åtgärder kan du komma på som skulle minska antalet halkolyckor bland fotgängare? a) Bättre snöskottning och sandning b) Välja skor efter väder c) Använda halkskydd på vanliga skor d) Välja mindre halkiga vägar e) Använda något att stötta sig med, t.ex. stav Försök ge en fysikalisk förklaring till varför dina åtgärder fungerar. De flesta åtgärderna handlar om att öka friktionen, men b) handlar om klokhet och e) handlar om hålla tyngdpunkten i rätt läge. Använder du hjälm när du cyklar? Gör gärna en minienkät! 431

7 Hur stor andel åringar använde cykelhjälm under år 2000? Cirka 10 % säger diagrammet. Vad hände med andelen som använder hjälm efter att lagen infördes 2005? Andelen ökade ganska kraftigt, fördubblades på cirka 5 år. Men år 2010 var det fortfarande långt från hälften av alla åringar som använde cykelhjälm. Tänk dig att du arbetar på Trafiksäkerhetsverket och vill få fler tonåringar att använda cykelhjälm. Hur skulle du bära dig åt? Åtgärder kan vara: a) Informera mer om följderna. b) Utlysa en tävling om snyggast designade cykelhjälm. c) Utmana tillverkarna att integrera högtalare m.m. kan även innebära risker. Men kanske är det bättre än att använda s.k. headset som stänger ute omgivande ljud. Tänk dig att du är trafikpolis för en dag. Hur skulle du göra för att få ungdomar att inte trimma sina mopeder? Skriv ner så många förslag du kan komma på. a) Bjuda in professionella förare, t.ex. förare i roadracing, motocross, mc-poliser och få dem att berätta vad som krävs för att säkert kunna hantera högre hastigheter. b) Intervjua elever om hur de vet eller lärt sig hur man gör. Det kan ge inputs till varför man bör låta bli. c) Moped och trimning tas upp mer i ämnet Teknik. Låt eleverna redogöra för vad man vill och vilka följder det kan få för framtida körkort osv. Varför är det färre lastbilschaufförer än personbilsförare som använder bilbälte? De tror kanske att de är odödliga i sitt tunga fordon. De sitter högt och en krock med en personbil får inte en lastbil att tvärstanna, eftersom den har så mycket större massa. Hur ska man bära sig åt för att få fler personer att använda bilbälte? Åtgärder kan vara: a) Gör det enklare att använda, är ibland krångligt att sträcka sig efter och hitta låsanordningen. b) Alkolås, en bil/lastbil kan inte startas om inte bältet är fastspänt. c) Utveckla tekniken med krockkuddar än mer, så att bälte inte behövs. 432

8 FACIT TILL FINALEN 1. 1 E Tyngd beror på jordens dragningskraft 2 G Likformig rörelse innebär konstant hastighet 3 H I vakuum är det helt lufttomt 4 F Fritt fall sker utan luftmotstånd 5 B Centripetalkraften är riktad mot centrum 6 C Retarderad rörelse innebär avtagande hastighet 7 D Dynamometer är en kraftmätare 8 A Friktion är ofta en kraft som bromsar 2. Alternativ B, C 3. a) 30 N (3 10 N = 30 N) b) Alternativ B och C 4. a) Alternativ C och D b) I fallet cykeln, så skapas farten av jordens dragningskraft. Cykeln påverkas av en kraft som vill dra cykeln närmare jordens centrum. I fallet månen påverkas även den av jordens dragningskraft som håller kvar månen i omloppsbana. Om dragningskraften plötsligt skulle upphöra, skulle månen fortsätta rakt ut i rymden. 5. För att minska friktionen mellan stenen och isen. Sopningen tar bort iskristaller på isen som annars skulle bidra till att bromsa stenen en aning. 6. Främsta anledningen är att de inte behöver lyfta tyngderna så långt upp. För varje centimeter som ska lyftas går det åt energi, så ju kortare och ju mer bredbent lyftaren kan stå, desto mindre energi går åt. Dessutom står tyngdlyftaren stadigare ju mer bredbent han (hon) står eftersom stödytan blir större. 7. a) Olivia har rätt. Man åker ju egentligen inte bakåt, utan kroppen står delvis kvar ett ögonblick när bussen börjar röra sig. Det är följden av att varje föremål gör motstånd mot att röra sig på grund av sin tröghet. Ju större massa, desto större tröghet. b) Egenskapen tröghet gör sig även gällande en inbromsning. Tröghet är en egenskap som gör motstånd mot rörelseförändringar, det vill säga både vid acceleration och retardation. Så om en bil bromsar kraftigt eller rent av kolliderar med ett träd eller ett annat fordon, så kommer alla lösa föremål i bilen vilja fortsätta framåt, så även föraren och passagerarna. Med hjälp av bilbälten minskar vi risken att skadas,. Vi fortsätter inte framåt och slår i instrumentbräda och vindruta eller värsta fall slungas ut genom vindrutan, eftersom vi är fastspända av bältena. Även krockkuddarna hjälper till att bromsa den fortsatta rörelsen framåt vid en kollision. De gör rörelsen framåt så liten som möjligt. 8. a) Dragningskraften är störst. b) Dragningskraften och friktionskraften är lika stora. c) Friktionskraften är större. 433

9 9. a) Till exempel motkraft, friktionskraft, tyngdkraft och, centripetalkraft b) Bilbälten, krockkuddar, grävmaskiner, lyftkranar, flygplan 10. a) På snö och isfria vägar river dubbarna upp ett fint stendamm som inte är hälsosamt att andas in. b) Han tänker att antal liv som kan räddas och antal människor som kan undvikas att skadas vid trafikolyckor är viktigare än de hälsorisker som stendamm ger upphov till hos människor som dagligen tvingas andas in den smutsiga luften. 434