7 Tryck 7.1 1 Kraft och tryck 2 Hur stort är ditt tryck mot golvet? 3 Ordfläta 4 Räkneuppgifter på tryck 7.2 OH1 Vattentorn 5 Vattnets lyftkraft 6 När flyter ett föremål på en vätska? 7 Arkimedes princip 8 Räkna med Arkimedes 7.3 9 Lufttryck spelar stor roll för vädret 10 Upp- och nervänt provrör 11 Blöt bomull 12 Fladdrande papper 13 Vattenpelare 14 Problemlösning tryck
7.1 1. Kraft och tryck I den här uppgiften får du träna på att beräkna tryck. A En 100 g-vikt är upphängd i en fjäder. Fjädern sträcks på grund av att den påverkas av en kraft. Studera bilden och svara på följande frågor: 1. Vad kallas den kraft som sträcker fjädern? 2. Hur stor är den kraft som sträcker fjädern? B Istället för jordens dragningskraft säger man ofta tyngdkraft eller tyngd. Hur stor tyngd har: 1. en bok med massan 700 g? 2. en sten med massan 2 kg? 3. ett brev som väger 50 g? C Bilden visar hur man mäter en nyckelknippas tyngd med en dynamometer. Studera bilden och svara på följande frågor: 1. I vilken enhet är en dynamometer graderad? 2. Hur stor massa har nyckelknippan, om dynamometern visar 1,5 N? 3. Vad väger nyckelknippan, om dynamometern visar 0,65 N? D En vikt som väger 10 kg står på en skumgummiskiva. På grund av viktens tyngd påverkas skumgummit av en kraft. Studera bilderna nedan och svara på följande frågor: 1. Hur stor kraft påverkar skumgummit? 2. På den undre bilden har en tunn pappskiva placerats mellan vikten och skumgummit. Det medför att skumgummit pressas ihop mindre. Varför? E Med tryck menas hur stor kraften är på en viss area, till exempel en kvadratcentimeter (1 cm 2 ). Om man ska räkna ut hur stort trycket är, dividerar man kraften med arean. kraft F tryck = ------------ p = ---------- area A En järnstav med tyngden 22 N ligger på ett bord. Använd bilden och formeln och svara på följande frågor: 1. Hur stor är kraften mot bordet? 2. Hur stort blir trycket, om stavens bottenyta har arean 10 cm 2? F Jenny har tyngden 480 N. Bottenarean på hennes skor är sammanlagt 400 cm 2. Använd formeln och svara på frågorna. 1. Hur stort blir trycket om Jenny står på golvet? 2. Hur stort blir trycket om Jenny står på ett ben? 3. Hur mycket väger Jenny? G Tre likadana klossar är placerade på ett bord på olika sätt enligt bilden. 1. Vilken kloss påverkar bordet med störst kraft? 2. Vilken kloss åstadkommer högst tryck? 3. Varför? H Tryck kan mätas i olika enheter. En vanlig enhet är pascal (Pa) som är samma sak som newton per kvadratmeter. 1 Pa = 1 N/m 2. Använd sambandet och svara på följande frågor: 1. En container har en basyta med arean 5 m 2. Containern väger med sitt innehåll 800 kg. Hur stort blir trycket mot underlaget uttryckt i pascal? 2. En låda som väger 50 kg står på golvet. Lådans bottenyta har arean 0,5 m 2. Hur stort blir trycket mot golvet uttryckt i pascal?
7.1 2. Hur stort är ditt tryck mot golvet? I den här laborationen ska du beräkna vilket tryck som du utsätter golvet för när du står stilla. Men för att kunna göra det behöver du veta din vikt och hur stor area dina skor har. Du behöver: Pappskiva, sax, våg och miniräknare. A Rita av konturerna av din ena sko på en pappskiva. Klipp sedan ut skon. B Klipp en kvadrat med sidan 10 cm ur pappskivan. C Väg både pappskivan som ser ut som din sko och pappskivan som ser ut som en kvadrat. D Svara på följande frågor: 1. Hur mycket väger den kvadratiska pappskivan? 2. Hur stor area har den? 3. Hur mycket väger då varje kvadratcentimeter? 4. Hur mycket väger den pappskiva som föreställer din sko? 5. Hur stor area har skon? Avrunda till tiotal kvadratcentimeter. 6. Hur stor area har båda dina skor sammanlagt? 7. Hur mycket väger du? 8. Hur stor är din tyngd? 9. Hur stor kraft påverkas golvet av när du står på golvet? 10. Hur stort är trycket mot golvet när du står på båda dina fötter? Svara i newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ) och avrunda till en decimal. 11. Hur stort är trycket om du står på en fot? E Skriv en laborationsrapport.
7.1 3. Ordfläta Lös ordflätan. Om du hittar de rätta orden kommer bokstäverna i de markerade rutorna att bilda ett aktuellt ord. Vilket är ordet? 1. Istället för jordens dragningskraft säger man ofta 2. kan mätas i newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ). 3. beräknas genom att dividera massa med volym. 4. 1 = 1 N/m 2 5. kan mätas kubikdecimeter eller i centiliter. 6. är enheten för kraft. 7. Vikt är samma sak som 8. kan mätas i kvadratmeter. 9. Kan volym mätas i. 10. har densiteten 10,5 g/cm 3. 11. är detsamma som tusendels gram.
7.1 4. Räkneuppgifter på tryck I den här uppgiften får du träna på att göra fysikaliska beräkningar på tryck. 1. Vilka tal saknas? a) 1 N/dm 2 =? Pa b) 1 N/cm 2 =? Pa c) 300 Pa =? N/dm 2 d) 2,5 kpa =? N/cm 2 2. Tre likadana klossar ligger på ett bord som bilden visar. Klossarna väger 2 kg. Klossarnas sidor är 2 cm, 5 cm och 10 cm. a) Hur stor är bottenytans area i A? b) Hur stor är arean i B? c) Hur stor är arean i C? d) Hur stor är kraften mot bordet i de tre fallen? e) Hur stort är trycket i de tre fallen? Svara i N/cm 2 A B 3. Hur stor blir kraften mot underlaget om arean är 50 cm 2 och trycket 3 N/cm 2? C 4. Antonia, som väger 40 kg, är ute på skidtur. Hur stort blir trycket mot snön om skidorna har en sammanlagd area av 40 dm 2? Ange trycket i a) newton per kvadratdecimeter i (N/dm 2 ) b) pascal (Pa). 5. En elefant väger 6 000 kg. Elefantens fötter har vardera en area av 10 dm 2. Antag att elefanten har lärt sig att stå på två ben. Hur stort blir trycket mot underlaget uttryckt i a) newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ) b) kilopascal (kpa) 6. En dam i högklackade skor väger 50 kg. Var och en av klackarna har arean 1 cm 2. Antag att hon låter hela tyngden vila på den ena klacken under en kort stund. Hur stort blir trycket mot golvet, uttryckt i a) newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ) b) kilopascal (kpa) 7. Det är skare på snön en vinterdag. Skaren brister om den utsätts för ett tryck som är större än 2,1 kpa. Rasmus, som inklusive sina skidor väger 60 kg, ger sig ut på en skidtur. Skidornas sammanlagda area är 20 dm 2. Håller skaren eller ej? 8. En vass syl har en spets med den lilla arean 0,003 cm 2. Sylen pressas mot en bräda med kraften 90 N. Beräkna trycket i a) newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ) b) kilopascal (kpa).
7.2 OH 1 Vattentorn
7.2 5. Vattnets lyftkraft Hur kommer det sig att det är lättare att lyfta en sten i vatten än på torra land? Det är vad den här laborationen ska ge svar på. Du behöver: Stativ med tillbehör, dynamometer, metallcylinder, bägare, kork och en gummipropp. A Häng metallcylindern i dynamometern och mät cylinderns tyngd. B För ner metallcylindern till hälften i vatten. Vad visar dynamometern? C Sänk ner metallcylindern helt i vatten. Men den får inte stå på bottnen. Vad visar dynamometern nu? D Svara på följande frågor: 1. Vad visade dynamometern från början, det vill säga vilken tyngd har metallcylindern? 2. Vad visade dynamometern när metallcylindern var nedsänkt till hälften i vatten? 3. Eftersom dynamometerns utslag minskar måste metallcylindern lyftas av vattnet. Man säger att cylindern påverkas av en lyftkraft. Hur stor var lyftkraften? 4. Vad visade dynamometern när metallcylindern var helt nedsänkt i vattnet? 5. Hur stor var lyftkraften då? E Placera korken och gummiproppen i vattnet. Svara sedan på följande frågor: 1. Vad händer med korken när den släpps ner i vattnet? 2. Precis som metallcylindern påverkas korken av en lyftkraft från vattnet. Men hur stor är den lyftkraften? Är den större, mindre eller lika stor som korkens tyngd? 3. Vad händer med gummiproppen, när den släpps ner i vattnet? 4. Hur stor är lyftkraften i det här fallet? F Skriv en laborationsrapport. OM DU HINNER G En glaslåda är delvis fylld av vatten enligt bilden. Studera bilden och svara på följande frågor: 1. Hur stor volym har vattnet? 2. Vilken densitet har vatten? 3. Hur stor massa har vattnet? 4. Hur stor är vattnets tyngd? 5. Hur stor är kraften mot bottnen? 6. Hur stort är trycket? 8 cm 100 cm 2
7.2 6. När flyter ett föremål på en vätska? Varför flyter vissa föremål på vatten och andra inte? Det är en fråga du ska försöka besvara i den här laborationen. Du behöver: 2 bägare, en bit paraffin, gummipropp, kork och T-Röd. A Din uppgift är att försöka komma på vad som krävs för att ett föremål ska flyta på en vätska. Till din hjälp har du två vätskor med olika densitet och föremål med olika densitet. Men hur du ska gå tillväga får du komma på själv. Densitetstabell Kork 0,2 g/cm 3 Paraffin 0,9 g/cm 3 Gummi 1,2 g/cm 3 Vatten 1,0 g/cm 3 T-Röd 0,8 g/cm 3 B När du är färdig med dina undersökningar och kommit fram till ett resultat, så skriver du en laborationsrapport.
7.2 7. Arkimedes princip Ett föremål som är nedsänkt i en vätska påverkas av en lyftkraft. I den här laborationen ska du ta reda på hur stor lyftkraften är. Du behöver: Stativ med tillbehör, dynamometer, metallcylinder och mätglas (100 ml). A Fyll ett 100 ml-mätglas med 60 ml (60 cm 3 ) vatten. B Häng upp dynamometern och metallcylindern i stativet på det sätt som bilden visar. Vad visar dynamometern? C Sänk ner hela metallcylindern i vattnet och läs av dynamometern. D Besvara följande frågor: 1. Hur stor är vattnets lyftkraft? 2. Till vilken nivå har vattnet stigit? 3. Hur mycket vatten har metallcylindern trängt undan? 4. Vilken densitet har vatten? 5. Hur stor massa har det undanträngda vattnet? 6. Hur stor tyngd har det undanträngda vattnet? 7. Jämför vattnets lyftkraft med tyngden hos det undanträngda vattnet. Vad ser du då? Sambandet kallas för Arkimedes princip. E Skriv en laborationsrapport. OM DU HINNER Du behöver: Sten i snöre. F Upprepa hela försöket med en sten.
7.2 8. Räkna med Arkimedes I den här uppgiften får du lära dig att räkna på Arkimedes princip. Exempel En glasbit hänger i en dynamometer. Den visar 0,36 N. Glasbiten sänks ner helt i vatten. Då minskar dynamometerns utslag till 0,21 N. Vilken densitet har glaset? Lösning Dynamometern visar 0,36 N. Det innebär att glasbitens massa är 36 g. Enligt Arkimedes princip är lyftkraften lika stor som tyngden av det undanträngda vattnet. Eftersom lyftkraften är 0,15 N så är tyngden av det undanträngda vattnet också 0,15 N. Det undanträngda vattnets massa är då 15 g. Eftersom vatten har densiteten 1 g/cm 3 så är volymen av det undanträngda vattnet 15 cm 3. Det är lika med glasbitens volym. Glasbitens densitet blir då: 36 g/cm 3 = 2,4 g/cm 3 15 Svar: Densiteten är 2,4 g/cm 3 Du behöver: Miniräknare. 1. Ett föremål väger 25 g och har volymen 10 cm 3. a) Hur stor tyngd har föremålet? b) Föremålet sänks ner i vatten helt och hållet. Hur mycket vatten tränger det undan? c) Hur stor massa har det vatten som trängs undan? Vattens densitet är 1,0 g/cm 3. d) Hur stor tyngd har det vatten som trängs undan? e) Hur stor blir lyftkraften på föremålet? f) Antag att du håller föremålet i en dynamometer när föremålet är nedsänkt i vattnet. Vad visar dynamometern? 2. En bit koppar hänger i en dynamometer. Dynamometern visar 0,89 N. När kopparbiten sänks ner helt i vatten så visar dynamometern 0,79 N. a) Hur stor massa har kopparbiten? b) Hur stor är lyftkraften från vattnet? c) Hur stor är tyngden av det undanträngda vattnet? d) Hur stor massa har det undanträngda vattnet? e) Hur stor volym har det undanträngda vattnet? f) Hur stor volym har kopparbiten? g) Vad ger detta för värde på densiteten hos koppar? 3. En sten väger 3,4 kg och har volymen 1,4 dm 3. Hur stor kraft krävs för att hindra stenen från att sjunka, om man håller den i vatten? 4. En sten hänger i en dynamometer. Den visar 0,27 N. Stenen sänks ner helt i vatten. Utslaget minskar då till 0,13 N. Vilken densitet har stenen? Avrunda till en decimal. 5. En kork som väger 15 g flyter på vatten i en bägare. Hur stor volym har det undanträngda vattnet? 6. Ett föremål har massan 245 g. När det hängs i en dynamometer och sänks ner i vatten så visar dynamometern 1,77 N. Föremålet sänks sen ner i en vätska med densiteten 0,8 g/cm 3. Vad visar dynamometern då? Avrunda till två decimaler. 7. En kub av järn har sidan 20 mm. Den hängs i en dynamometer och sänks ner i vatten. Vad kommer dynamometern att visa? Järn har densiteten 7,9 g/cm 3. Avrunda till två decimaler.
7.3 9. Lufttryck spelar stor roll för vädret 1. I samband med väder talar meteorologerna ofta om högtryck och lågtryck. De talar då om lufttrycket. a) Vad kallas ett tryck som är högre än normalt lufttryck? b) Vad kallas det när lufttrycket är lägre än normalt lufttryck? c) Hur högt är det normala lufttrycket vid havsytan uttryckt i millimeter kvicksilver (mm Hg) och i hektopascal (hpa)? 2. På bilden nedan befinner sig Sara vid foten av ett 80 m högt berg. I handen håller hon en barometer. Den här dagen är lufttrycket vid bergets fot 1 000 hpa. Högre upp är lufttrycket lägre. Det sjunker med 1 hpa var åttonde meter. Studera bilden och svara på följande frågor: a) Vad är en barometer? b) Hur högt är lufttrycket uppe på bergets topp? 4. På en barometer kan man ofta avläsa lufttrycket i såväl millimeter kvicksilver (mm Hg) som i hektopascal (hpa). Så är fallet med barometern på bilden nedan. Studera barometern och svara på följande frågor: a) Vad visar barometern uttryckt i millimeter kvicksilver (mm Hg) och i hektopascal (hpa)? b) Antag att barometern finns vid havsytan. Är det i så fall högtryck, lågtryck eller normalt lufttryck? 5. Hannes håller en pappersremsa under munnen enligt bilden och blåser kraftigt rakt ut. a) Vad händer? b) När luft sätts i rörelse minskar dess tryck. Var blir alltså lufttrycket störst, på remsans ovansida eller undersida? 3. a) Hur högt är det normala lufttrycket på ett berg som är 800 m högt? b) Döda havet i Israel ligger 400 m under havets nivå. Hur högt är det normala lufttrycket där? OM DU HINNER 6. En dag är lufttrycket 1 000 hpa. Hur stort är då lufttrycket uttryckt i newton per kvadratmeter (N/m 2 )? 7. Omvandla 1 000 hpa till a) newton per kvadratdecimeter (N/dm 2 ) b) newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ) 8. 750 mm Hg motsvarar 1 000 hpa. Vilket tryck är störst, 1 mm Hg eller 1 hpa? 9. Vilka tal saknas? a) 1 hpa =? mm Hg b) 1 mm Hg =? hpa
7.3 10. Upp- och nervänt provrör Du behöver: Provrör, liten pappskiva och stor bägare eller skål. A Fyll provröret med vatten. Sätt den lilla pappskivan för öppningen. B Håll fast pappskivan med ett finger och vänd upp och ner på provröret. Vad tror du händer om du tar bort fingret? C Ta bort fingret från pappskivan. Gör för säkerhets skull försöket ovanför den stora bägaren. Vad händer? D Diskutera inom gruppen vad som kan vara orsaken till det som sker.
7.3 11. Blöt bomull Du behöver: Stor bägare, liten bägare, bomullstuss och tejp. A Tejpa fast bomullstussen på botten av den lilla bägaren. B Fyll den stora bägaren till ungefär hälften med vatten. C Vad tror du händer om du för ner den lilla bägaren i den stora som bilden visar? D I den stora bägaren för du ner den lilla bägaren så att den kommer helt under vatten. Notera vad som händer. E Diskutera inom gruppen vad som kan vara orsaken till det som sker.
7.3 12. Fladdrande papper Du behöver: 2 papper i A4-format. A Håll två A4-papper ungefär 5 cm från varandra på det sätt som bilden visar. Vad tror du händer om du blåser kraftigt mellan de båda papperen? B Blås kraftigt mellan de båda papperen och notera vad som händer. C Diskutera med varandra om orsaken till det som sker.
7.3 13. Vattenpelare Du behöver: Stor bägare eller glasskål och provrör. A Häll vatten i bägaren eller glasskålen så att den blir halvfylld med vatten. B Fyll provröret helt med vatten. C Håll tummen för provrörets öppning och för ner provröret i vattnet med öppningen nedåt. D Vad tror du kommer att hända om du tar bort tummen? E Ta bort tummen. Vad händer? F Diskutera med varandra om orsaken till det som sker.
7.3 14. Problemlösning tryck I den här uppgiften får du lösa problem som handlar om tryck. Arbeta gärna två och två. Fundera en stund över problemen och diskutera med varandra. 1. Stenen på bilden väger 50 kg. Stenens tyngd är alltså 500 N. Men den kraft man behöver använda för att hålla stenen är endast 470 N. a) Hur kommer det sig? b) Antag att stenen sänks ner 5 m under vattnet. Hur stor kraft tror du då att du behövs för att hålla stenen? Är det mer, mindre eller lika med 470 N? 5. En stav av järn har måtten 5 cm, 4 cm och 10 cm. a) Hur stor volym har järnstaven? b) Hur stor är järnstavens massa? Använd tabellen på sid 334 i grundboken och sid 175 i lightboken. c) Hur stor är tyngden? d) Hur stort blir trycket mot bordet när järnstaven står på sin minsta sidoyta? Svara i newton per kvadratcentimeter (N/cm 2 ). 6. Tänk dig att du trär en ballong över öppningen på en kolv. När du sedan värmer kolven spänns ballongen ut och reser sig. Men vad tror du händer med ballongen om du vänder kolven upp och ner? 7. En ballong är fylld med luft. I ballongen har man fäst en tyngd. När ballongen placeras i vatten så flyter den precis under vattenytan enligt bilden. Antag nu att man skjuter ner ballongen en bit i vattnet som bilden visar. Vad händer då med ballongen när man släpper den? Välj mellan följande tre alternativ: a) Den flyter upp till ytan igen. b) Den stannar kvar i sitt nya läge. c) Den sjunker till botten. Ledtråd: Vad händer med ballongens storlek när den pressas ner i vattnet? 2. Tänk dig att du har en ballong som är fylld av heliumgas. När du släpper ballongen stiger den upp i luften. a) Varför stiger ballongen? b) Vad händer med ballongen när den stiger till väders? Blir den mindre, större eller är den hela tiden lika stor? Motivera ditt svar. 3. En järnbit sjunker om man lägger den i vatten. Men fartyg av järn flyter. Hur kan det komma sig? 4. En skyskrapa i New York är 240 m hög. En dag är lufttrycket uppe på taket 1 005 hpa. Hur högt är lufttrycket samtidigt nere i bottenvåningen?