Inför provet mekanik 9A Pär Leijonhufvud BY: $ \ 10 december 2014 C Provdatum 2014-12-12 Omfattning och provets upplägg Provet kommer att handla om mekaniken, det vi gått igenom sedan vi började med fysik. Upplägg Provet får två delar, en E-del och en D A-del. Om du känner dig säker kan du gå direkt till D A-delen, annars bär du göra E-delen först. På provet kommer följande formler att finnas arbete = kraf t stracka kraf t = massa tyngdaccelerationen effekt = energi tid
Centralt innehåll och exempelfrågor Centralt innehåll Dessa delar ut kursens centrala innehåll kommer att behandlas Krafter, rörelser och rörelseförändringar i vardagliga situationer och hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet. Hävarmar och utväxling i verktyg och redskap, till exempel i saxar, spett, block och taljor. Mätningar och mätinstrument och hur de kan kombineras för att mäta storheter, till exempel fart, tryck och effekt. Sambandet mellan fysikaliska undersökningar och utvecklingen av begrepp, modeller och teorier. Källkritisk granskning av information och argument som eleven möter i källor och samhällsdiskussioner med koppling till fysik. Exempelfrågor E-del 1. Vilken enhet mäts kraft i? Newton 2. Vilken enhet mäts arbete i? Newtonmeter (Nm) eller Joule (J) 3. Om du står stilla och håller i en väska som väger 4 kg, hur stort arbete utför du? Inget. 4. Vad är mekanikens gyllene regel? Det du förlorar i väg vinner du i kraft. Tänk på en hävstång. 5. Vad är skillnaden mellan arbete och effekt? 2
Effekt är arbete/tid, med andra ord minskar effekten om det tar längre tid. 6. Vilken kraft ger tyngdaccelerationen en väska med massan 5 kg? 5 kg 10 m/s 2 = 50 N 7. Ge ett exempel på när du kan utnyttja mekanikens gyllene regel. Med en hävstång eller en ramp 8. Om du lyfter en vikt med massan 3 kg en meter rakt uppåt, hur stort arbete utför du? 9. Om du släpper en sten och en kudde från ett fönster högt uppe i Fagerskrapan, vilken kommer att landa först? Hade det gjort någon skillnad om det istället hade varit två olika stora stenar? D A-del 1. Två identiska fallskärmshoppare hoppar ut från var sitt flygplan. Den ena hoppar på 1000 m höjd, den andra från 8000 m. Båda öppnar sina fallskärmar på samma höjd över marken. Vilken av dem färdas snabbast just innan de öppnar sina fallskärmar? 2. Anders bär upp ett paket som har massan 8 kg fyra våningar i Fagerskrapan (12 m). Vilket arbete utför hen? 8 kg 10 m/s 2 12 m = 960 Nm = 960 J 3. Beata bär upp ett paket som har massan 5 kg fem våningar i Fagerskrapan (15 m). Detta tar totalt 55 s. Hur stor effekt har hen? 5 kg 10 m/s 2 15 m 55 s = 14 J/s = 14 W 4. Är massa och vikt samma sak? Varför eller varför inte? 3
Vikten beror på tyngdkraften, medan massan är konstant 5. Calle och Delia står på en balkong på 10:e våningen med varsitt 1-liters mjölkpaket. Av oförklarliga skäl bestämmer de sig för att kasta ned dem. Calle är latast och släpper bara sitt paket utanför balkongkanten, medan Delia kastar sitt rakt ut. (a) Vilket paket kommer att landa först? Båda kommer att landa samtidigt, då de båda faller p.g.a. tyngdaccelerationen. (b) Om Erik kastar ett tredje mjölkpaket lika hårt som Delia, men från andra våningen, vilket kommer att komma längst? Delias paket har mer tid på sig att färdas bort från huset innan det landar än Eriks, därför kommer det att komma längst. Motivera dina svar! 6. Filippa har vunnit på lotto och köper en sportbil. Med den kan hen komma upp i 100 km/h på 3,5 s. Just när hen nått 100 km/h ser hen en älg, och trycker bromsen i botten. Vilket av följande är rimligast, och varför? (a) Det bör ta ungefär 3,5 s att stanna sportbilen. (b) Det bör ta max någon sekund att stanna sportbilen (c) Det tar minst 10 15 sekunder att stanna sportbilen 7. Som sommarjobb hjälper du till att dra ut stormfält virke ur skogen. Tyvärr är skogsmaskinen trasig, och du får använda ett block och talja för att orka flytta de tunga stockarna. Varför blir det lättare? Vi hann inte med block och talja, men en hävstång ger samma effekt. Då hävstången tillåter dig att flytta en stor tyngd är den ett exempel på mekanikens gyllene regel 8. Du och ett litet barn leker på en gungbräda. (a) Hur skall du sitta för att det skall gå att gunga, och varför? Då du troligtvis väger mer än barnet bör du sitta närmare mitten än barnet. Det är kraften gånger avståndet från mitten som avgör... 4
(b) Då du vet din egen vikt kan du räkna ut barnets vikt. Hur går du till väga? Vilka mätverktyg behöver du som minst? Om du kan mäta avstånd, antingen på riktigt eller relativt (t.ex. hur många handsbredder det är) kan du räkna ut barnets vikt. Räkna först ut hur mycket du påverkar gungbrädan. Vi antar 50 kg och 1,5 m... 50 kg 10 m/s 2 1, 5 m = 750 Nm Barnet sitter 3 m bort och dess vikt är okänd x och vi får x kg 10 m/s 2 3, 0 m = 30x Nm Då ni väger jämnt på gungbrädan är dessa krafter lika stora: 750 Nm = 30x Nm 750 = x 30 750 = 25 30 Barnets vikt = 25 kg 5