Missuppfattningar av kraft

Fakulteten för teknik- och naturvetenskap
Marcus Ericsson
Missuppfattningar av kraft
Elevkunskaper om begreppet kraft
Misconceptions of Force
Pupils knowledge about the force concept
Examensarbete 15 högskolepoäng
Lärarprogrammet
Datum:
Handledare:
Karlstads universitet 651 88 Karlstad
Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60
[email protected] www.kau.se
15 juli 2008
Per-Eric Åhlén
Abstract
Misconceptions in physics and especially mechanics have been the object of several studies
since the first half of the 20th century. These studies have determined which misconceptions
are present. A few or none studies have been made on how the education counters these
misconceptions. It is therefore important to investigate the differences in knowledge
between pupils in the ages of 13 and 16 years.
This study aims to investigate the knowledge of the concept of force amongst pupils in the
age of 13 and 16 years, moreover to investigate if misconceptions are common with these
pupils. The method selected for investigation was a survey with multiple choice questions
and a few questions were the pupils were asked to draw arrows in pictures to represent
forces. The result is shown in diagrams and interprets that they have a low level of
understanding in this subject, it also shows that misconceptions are dominant. The
difference in the results between the pupils aged 13 and 16 is not significant, and therefore
the conclusion can be made that the education is performed in a wrong fashion.
Moreover, the results interpret that the pupils in the ninth year of compulsory education do
not meet the objectives of the Swedish curriculum, where the pupils should have knowledge
about pressure, energy and the build-up of matter where force plays an important part.
Keywords: Compulsory education, physics, mechanics education, force, misconceptions.
Sammanfattning
Vardagsföreställningar inom fysik och i synnerhet mekanik har sedan 1900-talet första hälft
hamnat i fokus i flera studier. Dessa studier har kartlagt vilka vardagsföreställningar som är
förekommande. Få eller inga undersökningar har genomförts där man ställer undervisningen
i fokus och hur den motverkar dessa vardagsföreställningar. Det är därför angeläget att
undersöka hur skillnader ser ut mellan år sju och år nio på grundskolan.
Det här arbetets syfte är att undersöka skillnaderna i förståelse för begreppet kraft mellan
grundskoleelever i år sju och nio, dessutom undersöka om vardagsföreställningar är vanliga
hos dessa elever.
Datainsamlingsmetoden för undersökningen var en enkät med flervalsfrågor samt ett fåtal
frågor där eleverna ombads rita kraftpilar i figurer.
Resultaten är sammanställda och pressenteras i diagram och visar att eleverna har en låg
kunskap och flera föreställningar är framträdande. Många har uppfattningen att krafter alltid
verkar på kroppar som är i rörelse.
Skillnaden i resultaten mellan år sju och år nio är inte betydande och slutsatsen kan därför
dras att undervisningen sker på ett felaktigt sätt.
Dessutom tyder resultaten på att måluppfyllelsen inte är tillräcklig för ett godkänt betyg
för stora delar av eleverna i år nio, eftersom eleven enligt uppnåendemålen ska ha kunskap
om tryck, energi och materiens uppbyggnad, där kraft spelar en väsentlig roll.
Nyckelord: Grundskoleelever, fysik, kraft, vardagsföreställningar.
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ............................................................................................................................................... - 1 1.1 BAKGRUND....................................................................................................................................................- 1 1.1.1 Styrdokument ................................................................................................................................... - 1 1.1.2 Lärobokens innehåll .......................................................................................................................... - 2 1.1.3 Tidigare forskning ............................................................................................................................. - 5 1.2 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR .........................................................................................................................- 9 2. METOD ................................................................................................................................................... - 10 2.1 DATAINSAMLINGSMETOD ...............................................................................................................................- 10 2.2 PROCEDUR ..................................................................................................................................................- 10 2.3 URVAL ........................................................................................................................................................- 10 2.4 BEARBETNING ..............................................................................................................................................- 11 2.6 TILLFÖRLITLIGHET .........................................................................................................................................- 11 3. RESULTAT ............................................................................................................................................... - 12 3.1 KRAFTER PÅ KROPPAR I VILA ............................................................................................................................- 12 Fråga 1 ..................................................................................................................................................... - 12 Fråga 2 ..................................................................................................................................................... - 13 Fråga 3c ................................................................................................................................................... - 18 Fråga 9 ..................................................................................................................................................... - 14 Fråga 10 ................................................................................................................................................... - 15 3.2 KRAFTER SOM GER UPPHOV TILL FARTÄNDRING HOS EN KROPP...............................................................................- 16 Fråga 3a ................................................................................................................................................... - 16 Fråga 3b ................................................................................................................................................... - 17 Fråga 6 ..................................................................................................................................................... - 18 Fråga 7 ..................................................................................................................................................... - 20 Fråga 8 ..................................................................................................................................................... - 21 Fråga 11 ................................................................................................................................................... - 23 Fråga 12 ................................................................................................................................................... - 24 Fråga 14 och 15 ....................................................................................................................................... - 25 3.3 KRAFTERS RIKTNING ......................................................................................................................................- 26 Fråga 5 ..................................................................................................................................................... - 26 Fråga 13 ................................................................................................................................................... - 27 3.4 RESULTATSAMMANFATTNING..........................................................................................................................- 28 4. DISKUSSION............................................................................................................................................ - 30 4.1 RESULTATDISKUSSION ....................................................................................................................................- 30 4.1.1 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafter på kroppar i vila och i konstant fart ................ - 30 4.1.2 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafter som ger upphov till fartändring hos en kropp . - 31 4.1.3 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafters riktning .......................................................... - 34 4.1.4 Sammanfattande resultatdiskussion .............................................................................................. - 34 4.2 METODDISKUSSION .......................................................................................................................................- 36 4.2.1 Tillförlitlighet .................................................................................................................................. - 36 4.2.2 Generaliserbarhet ........................................................................................................................... - 36 4.3 SLUTSATS OCH YRKESRELEVANS .......................................................................................................................- 37 -
1. Inledning
Inledningskapitlet i det här arbetet innehåller en kort bakgrundsbeskrivning av hur idén till
arbetet växt fram. Här finns även ett utdrag ur styrdokument som beskriver
grundskoleutbildningens innehåll och en avdelning som redovisar resultat av tidigare
forskning. Avslutningsvis finns arbetets syfte och frågeställningar.
1.1 Bakgrund
För en blivande lärare i fysik på Karlstads universitet kommer mekanik och Newtons lagar in
väldigt tidigt i utbildningen. Förståelsen för kraftbegreppet är viktig som utgångspunkt för de
fortsatta studierna, eftersom mycket av den övriga fysiken har sin botten i lagarna om kraft
och rörelse. Under den verksamhetsförlagda utbildningen (VFU) blev jag förvånad över att
eleverna inte kunde speciellt mycket om kraft och rörelse. Vid diskussioner med
ämneslärarna fick jag bilden av att de i sin undervisning inte ofta berörde kraftbegreppet.
Därmed var det intressant att ta reda på elevernas kunskaper i det berörda ämnet.
1.1.1 Styrdokument
I läroplanen för det obligatoriska skolväsendet (Lpo94) under Mål och riktlinjer finns
beskrivet att skolan ansvarar för att varje elev efter genomgången grundskola känner till och
förstår grundläggande begrepp och sammanhang bland annat inom de naturvetenskapliga
och tekniska kunskapsområdena. Vidare finns uttryckt att skolan i sin undervisning i fysik ska
sträva efter att eleven utvecklar kunskap om grundläggande fysikaliska begrepp inom
områdena mekanik, optik, akustik, värme, elektricitetslära och magnetism samt atom- och
kärnfysik.
I kursplanen för fysik, som bland annat finns att hitta på Skolverkets hemsida, beskrivs att
fysikämnet ska förklara naturens mångfald av fenomen med ett begränsat antal begrepp och
teorier. Till dessa begrepp hör till exempel energi, rörelse och kraft.
-1-
I kursplanen för fysik står:
”Fysikämnet omfattar mekanik med akustik och vågrörelse, värmelära, optik
samt elektricitetslära och magnetism med elektromagnetisk strålning. Därtill
kommer astronomi, kosmologi, atom- och kärnfysik. Energi utgör ett för alla
kunskapsområden gemensamt begrepp. Särskild uppmärksamhet riktas mot
begrepp som kommer till användning i vardagsliv och teknik samt vid diskussion
av miljö- och resursfrågor.
Fysikens karaktär belyses genom dess historiska utveckling. Historien visar hur
utvecklingen utgått från begrepp och förklaringar som står
vardagserfarenheten nära. Under historiens gång har dessa begrepp efterhand
ersatts av teoretiska begrepp och modeller. Fysikens historiska utveckling
illustrerar kunskapens framväxt och utgör ett värdefullt stöd vid studierna.”
1.1.2 Lärobokens innehåll
Läroboken som används på skolan där undersökningen är genomförd är Fysik LPO; Bok 1, 2
och 3 för grundskolans senare del av Paulsson m.fl. (1996, 1997 samt 1998). I böckernas
förord framkommer att de är omarbetade från en tidigare version för att vara anpassade till
den nya läroplanen. Gemensamt för alla tre böckerna är att de är indelade i kapitel med
ämnesområden som inleds med en faktadel åtföljd av en samling laborationer och slutligen
ett antal studieuppgifter i tre olika svårighetsgrader.
Kapitel som är relevanta för det här arbetet kommer att presenteras i en litteraturstudie.
Bok 1, Krafter s. 23 – 39
Paulsson m.fl. (1996) inleder med att ge exempel på händelser där krafter används för att ge
en önskad verkan, som att trycka in ett häftstift eller driva fram fordon. Boken ger även
exempel då muskelkraft används för att lyfta eller flytta en låda över ett golv. Slutligen
nämns att kraft kan ändra föremåls fart och rörelseriktning.
Begreppet tyngd, tyngdkraft och massa tas upp och exempel på skillnader och likheter
förklaras. Tyngdkraftens riktning visas i en figur och en förklaring på att krafter kan
representeras av pilar som visar kraftens storlek och riktning i figurer ges.
Ett kort avsnitt finns om krafter som samverkar och motverkar varandra och hur dessa kan
visas med kraftpilar vars längd läggs samman eller dras ifrån varandra, för att ge en
ersättande resulterande kraft.
-2-
Glidfriktion, rullfriktion, luft- och vätskemotstånd får en genomgång efter en avdelning
med tyngdpunktsbestämning men även stödyta, hävstångslagen och vridmoment tas upp.
Friktionskraften beskrivs bero av föremålets tyngd. Kapitlet avslutas med friktionens olika
följder, som friktionsvärme, ökad och minskad friktion, vattenplaning och friktion som
framdrivande kraft exempelvis vid gång.
Bok 1, Tid och rörelse s. 40 – 49
I det här kapitlet ger Paulsson m.fl. (1996) en kort beskrivning av likformig rörelse när ett tåg
kör med samma fart hela tiden på ett alldeles rakt spår. Om tåget ändrar farten eller
kommer in i en kurva beskrivs rörelsen inte längre som likformig.
Acceleration beskrivs genom att samma tåg får starta på en station från farten noll och när
tågets fart ökar kallar Paulsson m.fl. rörelsen accelererad. Författarna nämner även att när
tåget bromsas kallas rörelsen retarderad.
Tröghet förklaras i citatet nedan.
”Enligt fysikens lagar måste det till en kraft för att sätta föremål i rörelse. Detta
verkar ju ganska självklart. Det är kanske svårare att förstå att föremålet sedan
fortsätter i samma riktning och med samma hastighet utan hjälp av någon
kraft. I praktiken avstannar rörelsen efter en stund, men inte av sig själv!
Föremålet stannar därför att det utsätts för bromsande krafter som orsakas av
luftmotstånd och friktion.”
(Paulsson m.fl. 1996 s. 42)
Galileis försök med fallande kroppar som visade att alla föremål faller lika fort om de inte
påverkas av något luftmotstånd förklaras i en jämförelse mellan två rör som vardera
innehåller en kula och en fjäder från en fågel. I texten beskrivs hur luften pumpas ut ur det
ena röret och rören vänds. Accelerationen för fjädern och kulan blir således lika i det rör där
luften pumpas ut medan det blir en skillnad i acceleration i röret där normalt lufttryck finns.
Skillnaden i acceleration förklaras genom att fjädern bromsas av luftmotståndet.
Försöket leder vidare in på ett resonemang om fallskärmshoppning där luftmotståndets
bromsande verkan utnyttjas. Det beskrivs att några sekunder efter det att skärmen
-3-
utvecklats blir farten konstant eftersom den bromsande kraften då är lika stor som jordens
dragningskraft.
Bok 2, Arbete – Energi – Effekt s. 2 – 15
Ett kort avsnitt beskriver mekaniskt arbete. Paulsson m.fl. (1997) beskriver i lärobokstexten
att arbete i fysikens mening är när en kraft får ett föremål att ändra läge. De påpekar
skillnaden för arbete i vardaglig mening och mekaniskt arbete. En formel i ord beskriver hur
arbete beräknas som den kraft som åtgår för att flytta föremålet multiplicerat med sträckan
som föremålet förflyttas.
Bok 3, Mekanik s. 4 – 24
Paulsson m.fl. (1998) inleder bok 3 med ett mekanikkapitel som repeterar kraftsammansättning, där krafter som verkar på ett föremål kan sättas samman för att ge en resulterande
kraft. Författarna visar även hur kraftparallellogram och uppdelning av krafter kan användas
för att förenkla beräkningar. I figurer som hör till nyss nämnda metoder görs ingen skillnad
på krafter och resulterande krafter (fysikalisk felaktighet), inte heller syns någon skillnad på
komposanter vid uppdelningen av en kraft.
Kapitlet fortsätter med genomgång av reaktionskraft och kommer in på sammansatt
rörelse. I den här avdelningen beskriver författarna att även hastigheter kan ritas med pilar
där storlek och riktning kan utryckas. En figur med likadana pilar som används i figurerna
med krafter finns för att beskriva detta.
Fritt fall och kaströrelse jämförs och skillnader och likheter mellan dessa belyses. Här
släpps en kula från ett högt hus och en annan kula kastas från samma hus. Farten i
horisontell riktning för den kastade kulan beskrivs vara konstant medan båda kulorna
accelererar i vertikal riktning.
-4-
1.1.3 Tidigare forskning
Som utgångspunkt i det här stycket underlättar det för läsaren att ha Newtons lagar framför
sig.
1. Varje kropp förblir i vila eller rörelse med konstant fart längs en rät linje om den inte
genom inverkan av krafter tvingas ändra sitt rörelsetillstånd.
r
r
2. F = m ⋅ a [Närhelst en kraft verkar på en kropp med en massa, resulterar detta i att
kroppen genomgår en hastighetsändring. Författarens formulering.]
3. Om en kropp påverkar en annan med en given kraft, återverkar den senare kroppen
på den förra med en lika stor men motsatt riktad kraft. (Björn Andersson 2003, s. 5).
Forskning på förståelse för kraft inom mekanik har bedrivits av flera forskare. Många är
beroende av varandra och presenterar varandras resultat eller bygger vidare på de andras
resultat.
En av dessa är Jean Piaget som var utvecklingsforskare och pedagog. Han publicerade
flertalet betydande texter från 1920 och framåt som har haft stor betydelse för undervisning
och pedagogik, inte minst inom mekanik (www.NE.se).
Piaget menar att barnets föreställningar om kraft och rörelse kommer från de
erfarenheter som det skaffar sig redan när det börjar röra på sig vid späd ålder. Barnets
associationer till rörelse är kopplat till liv; när något rör sig är det levande. Piaget menar även
att barn har uppfattningen att anledningen till rörelse skulle vara för att uppfylla ett syfte,
som att solen rör sig över himmelen för att lysa på oss (Piaget, 1999, s.114 – 118).
Modernare forskning visar att dessa föreställningar inte enbart förekommer hos barn utan
även högre upp i åldrarna, inte minst bland studenter (Sjøberg, 2005, s.304).
Föreställningar om att fart och kraft är proportionella och att rörelsens riktning alltid är
samma som kraftens riktning är också vanliga; en stor kraft skulle medföra att farten blir
hög. Denna vardagsföreställning finner stöd i erfarenheter från vardagslivet, där en stor
motor i en bil medför att man kan framföra den i hög fart. På samma sätt finns
föreställningar om att ett föremål skulle stanna när den resulterande kraften på föremålet i
rörelse blir noll, som om en bil skulle stanna då motorn stängs av under färd (Sjøberg, 2005,
s.305).
-5-
Kibble (2006) menar i sin artikel att abstraktionsförmåga krävs för att kunna tolka
vardagssituationer med ett korrekt fysikalisk förhållningssätt. För en fysiker kan en tänkt
kraftpil sättas på varje föremål med massa på jorden, riktad mot jordens centrum, en
abstraktion som inte är lätt för en nybörjare.
Med en ökad kunskapsnivå inses att kroppar i jämvikt på jorden kräver minst två krafter,
eftersom minst en kraft måste motverka dragkraften från jorden. I undervisningssituationer,
när till exempel en massa är upphängd i en tråd, visar det sig ofta att elever inte har något
större problem med att identifiera denna uppåtriktade kraft. Däremot om kraften kommer
från en yta som ett föremål vilar på, blir utmaningen större.
Förståelse för detta kan erhållas genom att öva på att rita friläggningsdiagram, som är en
modell för att förenkla den verkliga världen. Detta är lämpligt för både Newtons första och
tredje lag. Vid exempel på Newtons första lag är det lämpligt att bara en kropp friläggs och
alla inblandade krafter ritas ut på denna. Vid exempel på Newtons tredje lag är det viktigt att
uppmärksamma skillnaden i jämvikt eftersom kroppar verkar på varandra med krafter och
mot varje kraft finns en lika stor motriktad kraft. Betydligt fler krafter blir nu inblandade
eftersom ett enormt samverkande system av krafter och motkrafter framträder.
Nedan illustreras exempel på Newtons första och tredje lag med en kaffemugg på ett bord.
Den högra figuren är inte komplett med alla inblandade krafter utan bara två isolerade
reaktionskrafter.
(a) En kaffemugg på ett
bord.
(b) Krafter i jämvikt på ett enskilt
föremål i vila: Newtons första lag
(c) Reaktionskrafter: Bordet
verkar tillbaka på muggen
med en lika stor kraft som
muggen verkar på bordet
fast motriktad:
Newtons tredje lag
Figur 1: Exempel på friläggningsdiagram enligt Newtons första lag (b) och isolerade reaktionskrafter enligt
Newtons tredje lag (c) på samma situation. Observera att den nedåtriktade kraften i båda figurerna är den
samma.
-6-
Kibble menar vidare att en vanlig vardagsföreställning är att konstant rörelse längs en rät
linje ofta är associerad med en pådrivande kraft i rörelseriktningen, vilken verkar på
föremålet i rörelse. En möjlig förklaring till detta skulle vara det vardagliga språket. Det är
uppenbart för eleven att en sådan rörelse kommer att stanna upp och man förklarar det
med en förlust av något slag. Ofta blir förklaringen att föremålet förlorat kraft, eller att
kraften har minskat. Men detta blir fysikaliskt fel eftersom det i själva verket är
friktionskrafter, som uträttar ett arbete, som bromsar rörelsen och får farten att minska.
Kraften är alltså riktad åt andra hållet och den förlust som eleven ser är en förlust i
rörelsemängd eller minskad rörelseenergi.
Språket och bruket av ord som kraft i missvisande, vardagliga sammanhang är enligt Kibble
en orsak till missförstånden och vardagsföreställningarna inom fysiken. På samma sätt är
abstrakta generaliseringar, som partiklar utan volym och masslösa trådar, lika svåra att
begripa som friktionslösa världar, för den som inte har tränat på att abstrahera och
generalisera.
Projektet NORDLAB-SE
NORDLAB är ett pedagogiskt forskningsprojekt inom naturorienterande undervisning som
bedrivs genom samarbete mellan de fem nordiska länderna. Den svenska delen är inriktad
på elevtänkande och undervisning inom naturvetenskap. Nedan följer en presentation av
NORDLAB-SE:s ämnesdidaktiska skrift nummer 3.
Projektet syftade till att presentera den senaste forskningen angående vanligt
förekommande vardagsföreställningar inom naturvetenskapliga företeelser. Detta har gjorts
genom 23 mindre enheter, där ett par utav dessa bearbetar grundläggande mekanik.
Samtliga enheter i NORDLAB-SE:s projekt bygger på förståelse för fenomen och företeelser
för samtliga naturvetenskapliga ämnen. NORDLAB-SE har även delat upp projektet i tre
teman, där ett av dessa behandlar naturvetenskapens innehåll. Detta tema är uppbyggt för
att granska elevernas möjligheter att förstå skolkursernas undervisningsinnehåll.
I NORDLAB-SE:s enhet för mekanik inleds med att framhäva vikten av förståelse för
Newtons lagar, då det är dessa lagar som utgör plattformen för mekanik och klassisk fysik
över huvud taget. Enligt en mängd forskningsresultat har elever svårt att ta till sig Newtons
mekanik då de ska förklara vardagliga företeelser. NORDLAB-SE:s enhet för mekanik belyser
-7-
skillnader mellan elevernas vardagliga förklaringar inom mekanik och newtonskt
förhållningssätt till mekanik.
NORDLAB-SE:s projekt Mekanik 1 visar att elever kopplar ihop rörelse längst en rät linje
med en verksam kraft. Det vill säga att om ett föremål rör sig åt något håll, är det vanligt
elever anser att det måste finnas en kraft som verkar på föremålet i rörelseriktningen.
Denna upplevelse av krafter är mycket likt det synsätt Aristoteles hade i antikens grekland,
enligt NORDLAB-SE. Aristoteles menade att om en kropp rör sig med farten v så påverkas
den av en kraft F. Ju högre fart desto större kraft, v ~ F.
Anledningen till att elever ofta har den förklaringsmetoden är, enligt NORDLAB-SE, att de
troligtvis utgår från sina upplevelser om hur det känns när de går, springer, skjuter eller drar.
De behöver ta i för att verkställa dessa handlingar. Upplevelserna av att ta i är så
framträdande att de inte tänker på att det är friktion som motverkar rörelsen och att deras
pådrivande kraft vid konstant fart är lika stor som friktionskraften.
NORDLAB-SE nämner en uppgift som gavs till omkring 50 collegestudenter i USA, där de
skulle rita en kulas bana då den rullar på ett bord och faller över kanten. Av studien framkom
att en stor del av svaren på uppgiften som studenterna gav är mycket lika en teori som kallas
impetusteorin som framlades av Jean Buridan på 1300-talet, som strider mot Newtons första
och andra lag. Impetusteorin menar att ett föremål i rörelse påverkas av en förflyttare, en så
kallad impetus. På grund av luftens motstånd och gravitationen försvagas denna impetus.
Tillslut kommer impetus vara helt borta och gravitationen tar över, föremålet dras då rakt
neråt till sin naturliga plats.
v
v
Figur 2: Kurvorna illustrerar två exempel av kulans bana efter att den fallit över bordskanten.
Till vänster enligt teorin om impetus som försvagas och tar slut. Till höger faller kulan i en
kastparabel där farten i rörelseriktningen fortsätter att vara konstant medan en acceleration
samtidigt sker nedåt på grund av gravitationen, enligt Newtons första och andra lag.
-8-
1.2 Syfte och frågeställningar
Syftet med arbetet är att undersöka hur kunskaperna om begreppet kraft ser ut bland
elever i grundskolans senare år och dessutom undersöka om vardagsföreställningar
förekommer om Newtons lagar och om dessa överlever grundskolan. För att besvara detta
har fyra frågor konstruerats:
•
Vilken förståelse för Newtons lagar har elever i år sju?
•
Vilken förståelse för Newtons lagar har elever i år nio?
•
Är vardagsföreställningar vanliga förekommer om Newtons lagar, bland elever i
tidigare nämnda ålder?
-9-
2. Metod
Under detta avsnitt presenteras metoden för undersökningen under rubrikerna
datainsamlingsmetod, procedur, urval, bearbetning och tillförlitlighet.
2.1 Datainsamlingsmetod
Eftersom syftet med undersökningen är att ta reda på elevers kunskaper inom Newtons
mekanik, bedömdes en enkät, huvudsakligen med flervalsfrågor, vara en bra metod för att
samla in data som kan besvara frågeställningarna. Detta är en bra metod för att få en bred
bild av elevernas kunskaper (Johansson & Svedner, 2001, s. 31).
Konstruktionen och valet av frågor till enkäten inspirerades till viss del av Björn Anderssons
rapport (2003), där många frågor med adekvat samband till denna undersökning finns.
Dessutom diskuterades frågorna med handeldaren till arbetet, Per-Eric Åhlén. Enkäten som
användes vid undersökningen (bilaga 1) omfattade fyra dubbelsidiga A4-ark med totalt 15
frågor. Försättsbladet informerar deltagaren om att forskningsetiska förfaranden kommer
att beaktas, genom att enkäten endast kommer att användas i samband med
undersökningen och kommer att förstöras efter att sammanställningen av resultatet är
färdigt.
2.2 Procedur
En rektor för en skola kontaktades per telefon med en förfrågan om huruvida det fanns
möjlighet att genomföra en enkätundersökning på ett antal elever i år sju och nio. Efter
detta besöktes skolan och rektorn granskade enkäten och godkände den. Ett antal lärare
som undervisar i naturorienterande ämnen kontaktades personligen, för att få deras
godkännande att disponera tid för att genomföra undersökningen.
Enkäten besvarades under en vecka i början av vårterminen, för att ordinarie undervisning
skulle påverkas så lite som möjligt.
2.3 Urval
Av syftet framgår att arbetet och frågeställningarna ska undersöka kunskaperna i år sju och
nio i grundskolan. Som plats för undersökningen valdes en medelstor skola i västra Sverige.
Av yttre omständigheter begränsades antalet besvarade enkäter till 21 stycken i år sju och
63 stycken i år nio. Att antalet besvarade enkäter i år sju är så mycket lägre än antalet i år nio
- 10 -
beror på att endast en undervisande lärare på den kontaktade skolan hade möjlighet att
släppa till undervisningstid för genomförandet av undersökningen i den berörda
åldersgruppen.
2.4 Bearbetning
Enkäten samlades in och resultatet sammanställdes på så sätt att svaren från respektive
fråga sammanfördes i en frekvenstabell med avseende på årskurs. Tabellerna användes för
att konstruera diagram för att ge en visuell bild av resultatet.
2.6 Tillförlitlighet
För att öka undersökningens tillförlitlighet har ett antal åtgärder vidtagits. Varken elever,
lärare eller vårdnadshavare har informerats om undersökningens egentliga syfte, utan
eventuell förfrågan har endast besvarats med att undersökningen berör ett ämne i fysik som
omnämns i kursplanen. Enkäten har samlats in personligen för att inte lösa exemplar skulle
komma i cirkulation bland eleverna, eftersom genomförandet blev förlagt till flera dagar av
schematekniska skäl.
Faktorer som väger emot undersökningen är att antalet besvarade enkäter är ganska litet
och endast kommer från en skola. Det medför att resultatet inte är statistiskt säkerställt över
hela Sverige. Läsaren bör därför ha detta i åtanke då resultatet genomläses.
- 11 -
3. Resultat
Den här avdelningen delger resultatet från enkätundersökningen, vilket redovisas i diagram
med relativ frekvens. Resultatdelen är indelad i fyra underavdelningar, tre avdelningar som
håller samman resultatet i kategorier och en fjärde avdelning som är en
resultatsammanfattning.
3.1 Krafter på kroppar i vila
Denna rubrik innefattar elevsvar på frågor från enkäten, där krafter som påverkar kroppar i
vila. Svaren är från frågor som utformats så att eleven ska svara med givna alternativ.
För att resultatet ska bli lättare att tolka har figurerna från enkäten lagts i samband med
diagrammen
Fråga 1
Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar boken när den ligger på ett plant,
horisontellt bord, den ligger helt stilla?
Figur 3: Alternativ från fråga 1
Det korrekta svaret är alternativ b, eftersom boken ligger på bordet i vila kommer
kraftresultanten att vara noll. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en
sammanställning av elevernas svar (Diagram 1: Resultat från fråga 1).
100%
80%
50%
60%
40%
14% 14%
20%
56%
21%
14%
3%
0%
0% 3%
5% 0%
e
f
14%
3%
0%
a
b
c
d
ÅK 7
ÅK 9
Diagram 1: Resultat från fråga 1
- 12 -
g
Fråga 2
Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den hänger i ett snöre.
Figur 4: Alternativ från fråga 2
Det korrekta svaret är alternativ d, eftersom kulan förutsätts hänga i vila kommer
kraftresultanten att vara noll. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en
sammanställning av elevernas svar (Diagram 2: Resultat från fråga 2).
100%
80%
60%
60%
41%
40%
23%
22%
20%
14%
5%
0%
10%
5% 6%
9%
2%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 2: Resultat från fråga 2
- 13 -
e
f
Fråga 9
En fallskärmshoppare faller med konstant hastighet rakt ner. Vilka krafter verkar på
hopparen?
(A) Tyngdkraften T och kraften K från
fallskärmen.
T är större än K.
(B) Tyngdkraften T och kraften K från
fallskärmen.
T är lika stor som K.
(D) Bara kraften K från fallskärmen verkar på
hopparen.
(C) Tyngdkraften T och kraften K från
fallskärmen.
Figur 5: Alternativ från fråga 9
Det korrekta svaret är alternativ b, eftersom fallskärmshopparen faller med konstant
hastighet rakt ner. Hastigheten förändras inte, alltså är summan av alla krafter som verkar på
hopparen noll. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en
sammanställning av elevernas svar (Diagram 3: Resultat från fråga 9).
100%
80%
60%
51%
45%
40%
27%
14%
20%
18%
15%
15%
14%
0%
a
b
c
ÅK 7
ÅK 9
Diagram 3: Resultat från fråga 9
- 14 -
d
Fråga 10
Vilket av följande alternativ förklarar bäst ditt svar i förra frågan?
Ringa in ditt svar A, B, C eller D.
a. Eftersom hopparen är tyngdlös under själva fallet verkar inte tyngdkraften T.
b. För att hopparen ska komma nedåt måste T vara större än K. Om T blir lika stor som
K så skulle hopparen stanna i luften.
c. Om hopparen rör sig med konstant hastighet så måste K och T vara lika stora.
d. På grund av att fallskärmen är så pass stor blir kraften K större än T.
Det korrekta svaret är alternativ c. Fråga 9 och 10 är kopplade till varandra för att få en
tydligare förståelse om hur eleverna tänkt. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram
som visar en sammanställning av elevernas svar (Diagram 4: Resultat från fråga 10).
100%
80%
57%
60%
45%
36%
40%
20%
10%
5%
17%
13%
9%
5%
3%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 4: Resultat från fråga 10
- 15 -
Ej svar
3.2 Krafter som ger upphov till fartändring hos en kropp
Denna rubrik innefattar elevsvar på frågor från enkäten, där krafter som ger upphov till en
fartändring hos en kropp. Svaren är från frågor som utformats så att eleven ska svara med
givna alternativ.
För att resultatet ska bli lättare att tolka har figurerna från enkäten lagts i samband med
diagrammen.
Fråga 3a
Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan just när den släppts från tornet?
Figur 6: Alternativ från fråga 3a
Det korrekta svaret är alternativ c, eftersom farten på kulan då den just släpps är liten och
därmed behövs ingen hänsyn tagas till luftmotståndet, därför kommer jordens
dragningskraft på kulans massa vara den enda kraften som verkar på kulan. Resultaten som
framkom redovisas i ett diagram som visar en sammanställning av elevernas svar (Diagram 5:
Resultat från fråga 3a).
100%
80%
60%
40%
41% 38%
32% 33%
17%
20%
9%
3%
0%
9% 6%
5% 2%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 5: Resultat från fråga 3a
- 16 -
e
f
Fråga 3b
Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den har fallit ett tag, men
dess hastighet fortsätter att öka?
Figur 7: Alternativ från fråga 3b
Det korrekta svaret är alternativ a, eftersom kulan fallit ett tag och farten ännu ökar kommer
jordens dragningskraft vara större än luftmotståndet. Hänsyn bör ändå tagas till
luftmotståndet. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en
sammanställning av elevernas svar (Diagram 6: Resultat från fråga 3b).
100%
80%
60%
41% 41%
32%
40%
20%
18%
18%
14% 14%
8%
5% 3%
0% 2%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 6: Resultat från fråga 3b
- 17 -
e
f
Fråga 3c
Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den har fallit länge och faller
med konstant hastighet.
Figur 8: Altertativ från fråga 3c
Det korrekta svaret är alternativ b, eftersom kulan faller med konstant hastighet rakt ner.
Hastigheten förändras inte, alltså är summan av alla krafter som verkar på kulan noll.
Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en sammanställning av elevernas
svar (Diagram 7: Resultat från fråga 3c).
100%
80%
55%
60%
32%
40%
20%
9% 10%
33%
9%
17%
14%
9%
5%
3%
5%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 7: Resultat från fråga 3c
- 18 -
e
f
Fråga 6
En cyklist cyklar på en plan väg, vilken bild visar kraften som får cykelns hastighet att öka?
Figur 9: Alternativ från fråga 6
Det korrekta svaret är alternativ b, eftersom kraften som får cykelns hastighet att öka är
friktionen mot underlaget. Kraften måste vara riktad i samma rikting som fartändringen sker.
Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en sammanställning av elevernas
svar (Diagram 8: Resultat från fråga 6).
100%
77%
80%
70%
60%
40%
22%
20%
14%
9%
6%
2%
0%
0%
a
b
c
ÅK 7
ÅK 9
Diagram 8: Resultat från fråga 6
- 19 -
d
Fråga 7
En cyklist cyklar på en plan väg, vilken bild visar kraften som får cykelns hastighet att
minska?
Figur 10: Alternativ från fråga 7
Det korrekta svaren är alternativ a och c, eftersom krafterna som får cykelns hastighet att
minska är friktionen mot underlaget och/eller luftmotståndet. Kraften måste vara riktad i
den riktingen som fartändringen sker. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som
visar en sammanställning av elevernas svar (Diagram 9: Resultat från fråga 7).
100%
80%
77%
70%
60%
40%
24%
20%
9%
9%
6%
5%
0%
0%
a
b
c
ÅK 7
ÅK 9
Diagram 9: Resultat från fråga 7
- 20 -
d
Fråga 8
Här sammanfattas resultatet från fråga 8, från tabell i Bilaga 2: Fråga 8.
Observera att den relativa frekvensen som redovisas i diagram 10 till 14 bygger på hur
många av eleverna som svarade med ett svar som gick att passa in i kategorierna som visas i
diagrammet. De svaren som inte passade i kategorierna redovisas i kategorin ”Icke relevant
svar”.
Diagrammet nedan (Diagram 10) visar den relativa frekvensen för år sju och år nio för de
vanligaste benämningarna på krafter då de skulle ge namn åt en kraft som får en cykels
hastighet att öka.
100%
76%
80%
60%
45%
40%
20%
20%
16%
14%
0%
9%
0%
0%
4%
10%
5%
0%
Inget svar el. Acceleration
(?)
Friktion
Gravitation
ÅK 7
Fart/fartkraft Icke relevant
svar
ÅK 9
Diagram 10: Vanligaste benämningar av kraft som får en cykel att öka hastighet.
Diagrammet nedan (Diagram 11) visar den relativa frekvensen för år sju och år nio för de
vanligaste benämningarna på krafter då eleverna skulle ge namn åt en kraft som får en kula
att falla till marken.
100%
80%
52%
60%
31%
40%
20%
10% 13%
22%
10%
10%
31%
19%
4%
0%
Inget svar el.
Dragkraft/
(?)
dragningskraft
Gravitation
ÅK 7
Tyngdkraft
Icke relevant
svar
ÅK 9
Diagram 11: Vanligaste benämningar av kraft som får en kula att falla till marken
- 21 -
Diagrammet nedan (Diagram 12) visar den relativa frekvensen för år sju och år nio för de
vanligaste benämningarna på krafter då eleverna skulle ge namn åt en kraft som får en bok
att ligga kvar på ett bord. (* Alla svar som innehöll tyngd samlades till denna kategori,
Tyngdkraft, Tyngdlag osv.)
100%
80%
60%
48%
40%
29%
20%
20%
18%
10%
5%
5%
0%
10%
31%
15%
11%
0%
Inget svar el. (?) Dragningskraft
Friktion/
friktionskraft
ÅK 7
Gravitation
Tyngd*
Icke relevant
svar
ÅK 9
Diagram 12: Vanligaste benämningar av kraft som får en bok att ligga kvar på ett bord
Diagrammet nedan (Diagram 13) visar den relativa frekvensen för år sju och år nio för de
vanligaste benämningarna på krafter då eleverna skulle ge namn åt en kraft som får månen
att rotera runt jorden.
100%
80%
57%
60%
38%
40%
31%
19%
20%
14%
10%
16%
15%
0%
Inget svar el. (?)
Dragningskraft
ÅK 7
Gravitation
Icke relevant svar
ÅK 9
Diagram 13: Vanligaste benämningar av kraft som får månen att rotera runt jorden
- 22 -
Fråga 11
En hockeypuck glider på isen. Puckens hastighet minskar hela tiden, och till slut stannar den.
Vad gäller om de horisontella krafterna som verkar på pucken?
(B) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är lika stor
som F.
(A) Bara friktionskraften F som
utövas av isen verkar på pucken.
(C) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är
större än F.
(E) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är
mindre än F.
(D) Bara en kraft K i rörelseriktningen
verkar på pucken. Denna kraft minskar hela
tiden för att tillslut bli noll och då stannar
pucken.
Figur 11: Alternativ från fråga 11
Det korrekta svaret är alternativ a. Puckens hastighet kommer från ett slag med en klubba
eller liknande och pucken inte längre påverkas av någon kraft som verkar i rörelseriktningen
efter tillsalget, verkar bara friktionskraften mot underlaget vilket kommer leda till att pucken
tillslut stannar. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en
sammanställning av elevernas svar (Diagram 14: Resultat från fråga 11).
100%
80%
60%
32% 35%
40%
20%
29%
23%
18%
14% 14%
13%
10%
14%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 14: Resultat från fråga 11
- 23 -
e
Fråga 12
Vilket av följande alternativ förklarar på bäst ditt var i förra uppgiften?
Ringa in ditt svar A, B, C eller D.
a. Eftersom pucken rör sig måste den påverkas med en kraft i samma riktning som
rörelseriktningen. Men denna kraft blir mindre och mindre eftersom pucken saktar
in. Friktion på is är försumbar.
b. Om ett föremål rör sig längs en rät linje, så är den resulterande kraften noll.
c. Eftersom pucken saktar in måste den påverkas av en resulterande kraft som är riktad
åt motsatt håll mot rörelseriktningen.
d. Eftersom pucken rör sig måste kraften i rörelsens riktning vara större än
friktionskraften.
Det korrekta svaret är alternativ c. Fråga 11 och 12 är kopplade till varandra för att få en
tydligare förståelse om hur eleverna tänkt. Resultaten som framkom redovisas i ett diagram
som visar en sammanställning av elevernas svar (Diagram 15: Resultat från fråga 12).
100%
80%
60%
50%
40%
29%
23%
35%
27%
18%
20%
5%
5%
3%
6%
0%
a
b
c
ÅK 7
d
ÅK 9
Diagram 15: Resultat från fråga 12
- 24 -
Ej svar
Fråga 14 och 15
En fågel flyger i konstant fart, rakt fram som framgår av bilden. I näbben har den en kula som
den tappar. Vilken bana kommer kulan att följa?
a.
Kulan följer och landar enligt bana A
b.
Kulan följer och landar enligt bana B
c.
Kulan följer och landar enligt bana C
Figur 12: Alternativ från fråga 14
Det korrekta svaret är alternativ c, eftersom kulan efter den släppts från näbben fortfarande
har rörelsemängd kommer den röra sig med samma fart och i samma riktning som fågeln,
förutsatt att fågeln inte ändrar sin fart eller riktning efter den släppt kulan.
Resultaten som framkom redovisas i ett diagram som visar en sammanställning av elevernas
svar (Diagram 16: Resultat från fråga 14).
100%
80%
59%
60%
46%
40%
30%
23%
22%
20%
18%
0%
2%
0%
a
b
c
ÅK 7
Ej svar
ÅK 9
Diagram 16: Resultat från fråga 14
Motivering till svaret som på fråga 14 redovisas i Bilaga 3: Fråga 15, kategoriserat efter
årskurs och givet svarsalternativ på fråga 14
- 25 -
3.3 Krafters riktning
Denna rubrik innefattar elevsvar på frågor från enkäten, där krafter ska ritas in i en figur.
För att resultatet ska bli lättare att tolka har figurerna från enkäten lagts i samband med
diagrammen.
Fråga 5
Genom att rita ut kraftpilar ska du visa hur tyngdkraften är riktad på personerna som står på
jorden.
(Observera att personernas storlek är kraftigt överdriven.)
Figur 13: Illustration från fråga 5
Nedan visas en sammanställning av elevernas svar i form av ett diagram (Diagram 17:
Resultat från fråga 5). Rätt har bedömts i de fall då eleven ritat kraftpilar mot jordens
mittpunkt.
100%
86%
75%
80%
60%
40%
14%
20%
16%
10%
0%
0%
Rätt
Fel
ÅK 7
Ej svar
ÅK 9
Diagram 17: Resultat från fråga 5
- 26 -
Fråga 13
En sten som kastas i en bana, som visas i bilden nedan, påverkas av krafter. Rita ut dessa
som kraftpilar. OBS! Bortse från luftmotståndet!
Figur 14: Illustration från fråga 13
Nedan visas en sammanställning av elevernas svar i form av ett diagram. Då ett föremål
kastas i en bana likt den i Figur 13 och det lämnat handen påverkas föremålet endast av
jordens dragningskraft och i viss mån luften. Eftersom eleverna skulle bortse från
luftmotståndet är det bara en kraft som ska ritas ut i varje punkt, den ska vara riktad rakt ner
mot jordens centrum och vara lika stor på alla ställen, i Diagram 18: Resultat från fråga 13
kallas de svaren Fg.
Flertalet elever har ritat ut krafter i föremålets rörelseriktning, som framgår av samma
diagram. Till kategorin ”Annat” räknas de svar som elever ritat men inte kan inräknas i de
tidigare kategorierna.
100%
80%
60%
41%
40%
27%
22%
21%
13%
20%
23%
29%
9%
16%
0%
0%
Fg
Frörelse och
Fg
Frörelse
ÅK 7
Annat
ÅK 9
Diagram 18: Resultat från fråga 13
- 27 -
Ej svar
3.4 Resultatsammanfattning
För att sammanfatta resultaten från undersökningen har ett diagram med relativ frekvens
för rätt svar gjorts för frågor som berör kroppar i vila (Diagram 19: Rätta svar, från frågor
som berör krafter på kroppar i vila). Det samma gäller även för frågor som berör krafter som
ger en hastighetsförändring hos en kropp (Diagram 20) samt frågor där elever ska rita krafter
i en figur (Diagram 21). Tolkning av dessa tre diagram kommer att göras i kapitel 4
Diskussion.
100%
80%
60%
32%
40%
20%
14%
21%
23%
10%
14% 16%
9%
9%
13%
0%
Fråga 1
Fråga 2
Fråga 3c
ÅK 7
Fråga 9
Fråga 10
ÅK 9
Diagram 19: Rätta svar, från frågor som berör krafter på kroppar i vila
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
77%
77%
70%
70%
50%
41% 38%
32%
46%
27%
18%
18%
18%
10%
Fråga 3a
Fråga 3b
Fråga 6
Fråga 7
ÅK 7
Fråga 11
Fråga 12
Fråga 14
ÅK 9
Diagram 20: Rätta svar från frågor som berör krafter som ger upphov till en hastighetsändring hos en kropp
- 28 -
100%
86%
75%
80%
60%
40%
13%
20%
0%
0%
Fråga 5
Fråga 13
ÅK 7
ÅK 9
Diagram 21: Rätta svar från frågor där elever ska visa krafters riktning
100%
80%
55%
60%
41%
38%
40%
41%
41%
33%
20%
0%
3a
3b
ÅK7
3c
ÅK 9
Diagram 22: Jämförelse av svar från fråga 3a, 3b och 3c, där eleven valt att svara med alternativ c; där endast
jordens dragningskraft är utritad.
100%
80%
60%
41%
38%
40%
32%
32%
18%
20%
9%
0%
3a
3b
ÅK7
3c
ÅK 9
Diagram 23: Jämförelse av rätt svar för fråga 3a, 3b och 3c mellan elever i år sju och år nio.
- 29 -
4. Diskussion
I avsnittet kommer först en resultatdiskussion där undersökningens syfte och
frågeställningar knyts ihop med tidigare forskning och resultatet från undersökningen.
Vidare följer en metoddiskussion där metodens tillförlitlighet, validitet och generaliserbarhet
diskuteras. Avslutningsvis formuleras slutsats och yrkesrelevans.
4.1 Resultatdiskussion
Den här avdelningen kommer att innehålla en diskussion kring resultatet från enkätundersökningen och resultat från tidigare forskning. Resultatdiskussionen är indelad i tre
avdelningar, som håller samman resultatet i samma kategorier som resultatet är uppdelat i,
så att läsaren lätt kan följa med i diskussionen.
4.1.1 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafter på kroppar i vila
och i konstant fart
Något som är framträdande av resultatet är att förståelsen för Newtons första och andra lag
inte är självklar. Kroppar i konstant fart eller i vila kopplas inte samman med att kraftresultanten måste vara noll. Om en kraftresultant verkar på kroppen skulle detta leda till att
kroppen genomgår en acceleration i den riktning som kraftresultanten verkar, enligt
Newtons andra lag.
Vid frågor om kroppar som befinner sig stilla i vila, har många svarande uppgett att de
endast identifierar att jordens dragningskraft är verksam på kroppen, oavsett om det är en
bok som ligger på ett bord (50 % i år sju och 56 % i år nio) eller om det är en kula som hänger
i ett snöre (41 % i år sju och hela 60 % i år nio). Detta kan framläsas i resultaten från fråga 1
och fråga 2 (Diagram 1: Resultat från fråga 1 och Diagram 2: Resultat från fråga 2).
Enligt Kibble (2006) är det vanligare att elever identifierar en kraft i snöret som håller kulan
uppe än en normalkraft från ett bord som håller en bok uppe. I resultatet från den här
undersökningen var det 51 % som identifierade en uppåtriktad kraft från snöret på kulan och
19 % som identifierade en uppåtriktad kraft från bordet på boken i år sju. I år nio
identifierade 40 % en kraft från snöret och 38 % en kraft från bordet. Dessa siffror har
erhållits genom att slå samman alla svar med uppåtriktade krafter oavsett vilken storlek
dessa krafter har. Skillnaden är alltså obetydlig i år nio medan en större skillnad finns i år sju.
I läroboken Fysik LPO bok 1 (Paulsson m.fl. 1996) finns ett resonemang om en fallskärmshoppare där luftmotståndets bromsande verkan utnyttjas. Fallskärmshopparen kommer
- 30 -
efter ett tag att falla med konstant fart, eftersom kraften från luftmotståndet på fallskärmen
kommer att vara lika stort som tyngdkraften på hopparen. På fråga 9 ombads eleverna att
besvara frågan om vilka krafter som verkar på hopparen när den faller med konstant fart.
Nära hälften (45 % i år sju och 51 % i år nio, Diagram 3: Resultat från fråga 9) upplevde att
kraften från fallskärmen skulle vara mindre än tyngdkraften.
På fråga 10 skulle eleverna välja det alternativ som bäst motiverar varför de valt det
alternativ de valt på frågan om vilka krafter som verkar på fallskärmshopparen. Det
vanligaste svaret är alternativ b.
” För att hopparen ska komma nedåt måste T vara större än K. Om T blir lika
stor som K kommer hopparen stanna i luften”.
(Alternativ b, fråga 10)
Detta svar gav 45 % av eleverna i år sju och hela 57 % av eleverna i år nio (Diagram 4:
Resultat från fråga 10). Här har många elevers resonemang gått ifrån teorin som boken lär ut
Istället verkar de ha en uppfattning om att rörelse längs en rät linje paras samman med en
verksam kraft, v ~ F. Det här resultatet, som är ett resonemang som kommer från
Aristoteles, fick redan Piaget i sina undersökningar under 1900-talets första hälft. Även
Kibble och NORDLAB-SE menar att detta är en vanlig föreställning.
Paulsson m.fl. (1996) har beskrivit hur en kraft krävs för att sätta ett föremål i rörelse. De
beskriver också att rörelsen kommer att fortsätta i samma riktning utan att kraften fortsätter
att verka. Detta är ett försök att sätta ord på Newtons första lag, men resultatet i
undersökningen visar att många elever inte lär sig att resonera utifrån denna lag.
4.1.2 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafter som ger upphov till
fartändring hos en kropp
Resultatet från frågan när en kula släpps från ett torn (Fråga 3a, 3b och 3c) liknar resultatet
från tidigare forskning på området från Kibble och NORDLAB-SE. Resultatet tyder på att en
stor del av eleverna, i både år sju och nio, upplever att den enda kraft som verkar på kulan är
en kraft i rörelseriktningen (alternativ c i 3abc; Diagram 22), även när kulan faller med
konstant hastighet.
Ungefär en tredjedel av eleverna i både år sju och nio har på fråga 3a valt alternativ a
(Diagram 5: Resultat från fråga 3a). Eleverna ska där välja vilken bild som visar vilka krafter
som påverkar en kula just när den släppts. Det finns en risk att den frågan blivit tolkad på ett
sätt som inte var tänkt när den konstruerades. Tanken med frågan var att eleverna skulle
- 31 -
visa vilka krafter som påverkar kulan precis i det ögonblick den släpps, i det exakta tillfället
den står stilla i luften. Om de elever som svarade att tyngdkraften och friktionen från luften
verkar på kulan tänkt sig att kulan redan fallit ett tag så har de tänkt rätt.
Vid jämförelse av hur många som valt rätt alternativ i år sju och nio på de tre frågorna
(Diagram 23), framkommer att eleverna i år nio väljer rätt med en jämförelsevis lika stor del
på alla tre frågorna, medan eleverna i år sju har en mer spridd fördelning av svaren.
Nämnas bör även att i fråga 3a är alternativ c det svar som är rätt, eftersom kulans
hasighet efter att den släppts är mycket liten och ingen hänsyn till luftmotståndet behöver
tas. Däremot är accelerationen som störst vid detta tillfälle eftersom kraftresultanten är
störst. I de två följande frågorna (3b och 3c) är det fel att bortse från luftmotståndet
eftersom kulans hastighet har ökat och därmed även luftmotståndet, ändå har en stor del av
eleverna valt detta svar på alla tre frågorna (Diagram 22: Jämförelse av svar från fråga 3a, 3b
och 3c, där eleven valt att svara med alternativ c; där endast jordens dragningskraft är
utritad.).
Resultaten på fråga 6 och 7 (Diagram 8: Resultat från fråga 6 och Diagram 9: Resultat från
fråga 7) om cykeln som ökar och minskar fart, sticker ut lite mot resultaten från andra frågor
i den här undersökningen, främst genom att en relativt stor frekvens har svarat rätt.
I läroboken för år sju finns inte något exempel som påminner om cyklisten som ökar
respektive minskar sin hastighet, däremot i läroboken för år nio och då representerad av ett
tåg. Därför är det lite förvånande att eleverna i båda årskurserna svarar rätt till så
övervägande del i båda frågorna. Men det är troligt att de med uteslutningsmetod kan inse
att det enda alternativ som har en kraft i rörelseriktningen är det rätta alternativet. Eftersom
så många på föregående frågor tänkt sig att om en kropp rör sig finns en kraft i rörelseriktningen så är detta den troliga förklaringen. När de på fråga 7 sedan ska få cykelns fart att
minska väljer de då det alternativ som är mest likt, det vill säga det alternativ där kraften
angriper bakhjulet och verkar i motsatt riktning. Anledningen till detta antagande är att en
mycket liten del har valt alternativ c på fråga 7, där kraften verkar på cyklisten och är riktad
motsatt rörelseriktningen.
Som motsats till nyss nämnda frågor har fråga 11, pucken som glider på isen, har en
mycket liten del av eleverna svarat rätt. Av de felaktiga svaren kan man utläsa att 82 % i år
sju och hela 90 % i år nio menar att när pucken glider på isen påverkas den av någon form av
pådrivande kraft. Det är en, som tidigare nämnts, vanlig föreställning att en kraft finns i
- 32 -
rörelseriktningen. Denna uppgift har besvarats med mycket spridda resultat varför ingen
definitiv slutsats kan dras. Det är även en komplicerad uppgift eftersom is ofta antas vara
helt friktionsfri.
På fråga 12, som vill utröna hur de svarande har resonerat om hur pucken glider på isen,
verkar inte de svarande vara säkra i sina resonemang. Resultatet förväntades se annorlunda
ut, med hänsyn till hur resultatet ser ut på fråga 11. Bara i ett fall kan ett konsekvent
resonemang återfinnas eftersom lika många i år nio valt alternativ c i fråga 11 och alternativ
d i fråga 12 och dessa alternativ är relaterade till varandra. Intressant att påpeka är att hela
50 % av eleverna i år sju har menat att om pucken saktar in måste den påverkas av en
resulterande kraft mottsatt rörelseriktningen, medan det i föregående fråga bara var
sammanlagt 32 % som valde dessa alternativ (a eller c). Resultatet är också intressant mot
bakgrund av att ämnet inte nämns i läroboken för åt sju utan bara i läroboken för år nio.
När de fyra frågorna ovan betraktas i klump verkar det som om eleverna inte har så stor
förståelse för Newtons andra lag. De relaterar oftare en kraft till en hastighet än till en
ändrig i hastighet, vilket är Newtons andra lag.
När eleverna ombads benämna krafter som orsakar en verkan hos en kropp (fråga 8),
erhölls resultat som tyder på att en del av eleverna i år nio har hört ord som gravitation,
dragningskraft och acceleration och kan relatera dessa till en händelse. Resultatet visar att
eleverna i år sju hade mycket svårt med detta. Dock var det mycket få i såväl år sju som nio
som kunde relatera till att friktion fick en cykel att öka sin hastighet och ingen som menade
att bordet utövade en kraft på boken. Däremot visade flertalet i år nio att de kände till att
jordens dragningskraft drog en kula till marken, även om kraften i vissa fall fick andra namn.
Reflektionen som kan göras är att eleverna troligen hört orden och kunnat associera till en
liknande händelse. När de skulle benämna kraften som får jorden att rotera runt jorden var
det ingen som relaterade till massans tröghet. Istället menade nästan hälften i år nio att det
var gravitation eller dragningskraft, vilket är den kraft som håller månen kvar i sin bana runt
jorden.
I fråga 14 ska eleverna visa vilken bana en kula får då den släpps av en fågel som flyger
med konstant fart. Ungefär lika stor del av de svarande har svarat att kulan faller rakt ner.
Men resultaten (Diagram 16: Resultat från fråga 14) visar att övervägande delen (82 %) i år
sju menar att kulan kommer att ha en annan fart än fågeln efter att den släppts medan i alla
fall 46 % i år nio har förstått att kulan kommer att fortsätta med samma horisontella fart
- 33 -
som fågeln. Denna uppgift finns i princip med i läroboken för år nio, där presenterad som en
kula som kastas från ett höghus. Resultaten för år sju är därför inte så intressanta på den här
uppgiften eftersom eleverna inte haft tillfälle i skolan att lära sig detta.
Vid betraktelse av resultaten på fråga 15 visar det sig att de flesta som valt alternativ a
motiverar detta med att tyngdkraften skulle dra kulan till marken. Den vanligaste
motiveringen till alternativ b är att kulans fart i horisontell riktning skulle bromsas av
luftmotståndet, men de eleverna har i alla fall konstaterat att kulan har fart. Motiveringen
att kulans fart skulle avta efter att den lämnat fågelns näbb är enligt Kibble en vanlig
föreställning om att rörelsen kommer att avta när ingen pådrivande kraft finns.
4.1.3 Resultatdiskussion kring frågor som berör krafters riktning
Enligt Kibble är det lätt att alltid identifiera jordens dragningskraft. Resultatet från fråga 5
(Diagram 17: Resultat från fråga 5) och fråga 13 (Diagram 18: Resultat från fråga 13) gav ett
resultat som tyder på att de flesta kan rita ut en kraft riktad mot jordens centrum om
kroppen är stilla. Hos kroppar som rör sig är det svårare att identifiera denna kraft. Där har
fler ritat ut krafter i rörelseriktningen, hela 68 % i år sju och 43 % i år nio.
Endast 13 % i år nio konstaterade att bara jordens dragningskraft verkar på den kastade
bollen i fråga 13. Den här uppgiften ger tillfälle att använda både Newtons första och andra
lag. Det är tydligt att mycket få elever har lärt sig detta. Intressant är dock att de klarat av att
beskriva fallbanan för kulan som fågeln tappar i fråga 14, vilket i princip är samma uppgift.
4.1.4 Sammanfattande resultatdiskussion
Den här undersökningen visar att eleverna inte har lärt sig att förstå och använda Newtons
lagar. Det är tydligt att elevernas genomgående resonemang är att om en kropp är i rörelse
finns en kraft i rörelseriktningen. Detta strider mot Newtons första lag. Eftersom många
elever relaterar en rörelse längs en rät linje med en verksam kraft uppstår problem med att
förklara hastighetsändring, det vill säga Newtons andra lag. Detta tyder på att flera av de
vardagsföreställningar som den tidigare forskningen pekar på är framträdande. De skillnader
i resultaten på frågor som finns mellan år sju och år nio är obetydliga eftersom frekvenserna
för rätt svar varierar mellan årskurserna.
Läromedlen som har sammanfattats i Inledningen tar upp och förebygger många av
vardagsföreställningarna, men samtidigt undergrävs några, som till exempel
vardagsföreställningen om att krafter alltid finns i rörelseriktningen. Detta genom att
- 34 -
författarna ritat hasighetspilar och kraftpilar lika. I övrigt hade jag förväntat mig ett mycket
bättre resultat från år nio jämfört med år sju. Bara i fråga 3c och fråga 14 har eleverna i år
nio gjort ett markant bättre resultat än eleverna i år sju. Detta beror säkerligen på att de lärt
sig detta genom undervisning, vilket eleverna i år sju troligtvis inte gjort, eftersom detta inte
finns med i läroboken för år sju.
Reflektionen som dras av resultatet från den här undersökningen är att stora delar av
eleverna i år nio inte uppnår målen för godkänt betyg (G) i grundskoleämnet fysik, eftersom
eleven enligt uppnåendemålen ska ha kunskap om tryck, energi och materiens uppbyggnad,
där kraft spelar en väsentlig roll.
Enligt egen erfarenhet är det ovanligt att elever får icke godkänt (IG eller -) betyg i fysik
eller naturorienterande ämnen i grundskolans senare år. Här borde skolans arbete ses över,
antingen genom att kraven sänks eller att mekanikundervisningen får mer tid så att eleverna
får en rimlig chans att inhämta kunskapen. Kanske ett nationellt prov i fysik skulle vara till
hjälp för skolan, eftersom det skulle visa att undervisningen brister. Det skulle även ställa
denna problematik i ett nationellt fokus. Det skulle dock vara mycket orättvist för de elever
som inte uppnår ett godkänt betyg på grund av att undervisningen inte är tillräcklig.
- 35 -
4.2 Metoddiskussion
I detta avsnitt kommer metodens tillförlitlighet och generaliserbarheten att behandlas.
4.2.1 Tillförlitlighet
Den stora risken med flervalsfrågor är att de som besvarar frågorna kan chansa på ett
alternativ om de inte kan använda sina kunskaper för att besvara frågan. En annan fara med
att använda enkät med flervalsfrågor är att eleverna kan missförstå frågan, uppleva ett
begrepp svårt eller inte ha förståelse för ett ords innebörd. Dessa två problem kan ge ett
missvisande resultat om gruppens kunskaper i ämnet, speciellt om frågan har få alternativ. I
den här undersökningen har detta i förväg medvetet gjorts försök att förebygga genom att
på så många frågor som möjligt ha fler alternativ.
Eftersom varken lärare, elever eller vårdnadshavare har fått reda på undersökningens
syfte, samtidigt som enkäten har hållits skyddad, är möjligheterna att resultatet skulle
påverkats av dessa mycket små.
4.2.2 Generaliserbarhet
Eftersom antalet elever i undersökningen endast uppgick till 21 elever i år sju samt 63 i år
nio och att samtliga av dessa var elever på samma skola, kan inga generella slutsatser dras
enbart från resultatet. Men genom att den tidigare forskningens resultatet överensstämmer
i mångt och mycket med resultatet för denna undersökning kan ändå en generalisering göras
för elever i samma ålder.
Viktigt att återigen påpeka är att antalet deltagande i undersökningen från respektive
årskurs skiljer sig, underlaget från år nio är väldigt många fler än i år sju. Kanske hade
resultatet varit annorlunda om elevgrupperna varit lika stora. Kanske hade även resultatet
påverkats om undersökningen genomförts på mer än en skola.
- 36 -
4.3 Slutsats och yrkesrelevans
Den här undersökningen visar att eleverna inte har lärt sig att förstå och använda Newtons
lagar och undervisningen bör därför ses över. Vidare tyder undersökningen på att flera av de
vardagsföreställningar som den tidigare forskningen pekar på är framträdande. De skillnader
i resultaten på frågor som finns mellan år sju och år nio är obetydliga.
För att få en tydlig bild av hur kunskapen är i landet som helhet kan ett nationellt prov vara
till hjälp för skolan.
Som nämnts tidigare i diskussionen är förståelsen för Newtons lagar inte alls framträdande.
Jag har uppfattningen att om elever introducerades till dessa lagar och lärde sig resonera
utifrån dessa, skulle de vardagsföreställningar som pressenterats här till stor grad elimineras.
Jag menar inte att lagarna ska användas matematiskt utan snarare i form av ord. Detta för
att det ska bli självklart för eleven att en kropp ändrar sin hastighet, om en resulterande
kraft verkar på den.
Vardagsföreställningar som tagits upp av tidigare forskning förekommer i mycket stor grad
i den här undersökningen, vilket är bra att känna till när undervisning på detta område ska
genomföras.
Resultatet från denna undersökning kan vara skrämmande för många gymnasielärare i
fysik. Samtidigt är det en viktig kännedom i genomförandet av mekanikundervisning,
eftersom krafter och deras verkan är mycket främmande för elever som lämnat grundskolan.
- 37 -
Litteraturförteckning
Andersson, Björn (1993). Grundskolans naturvetenskap. Forskningsresultat och nya idéer.
Stockholm: Utbildningsförlaget.
Andersson, Björn (red.) (2003). Att förstå naturen – Från vardagsbegrepp till fysik (Mekanik
1, & Mekanik 2, nr 3). Göteborgs universitet, Enheten för ämnesdidaktik, Göteborg.
Hewitt, G. Paul (2002). Conceptual physics, ninth edition, San Francisco:
Addison–Wesley Cop.
Johansson, Bo & Svedner, Per Olov (2004). Examensarbetet i lärarutbildningen.
Undersökningsmetoder och språklig utformning. Uppsala: Kunskapsföretaget.
Kibble, Bob (2006). Physics Education . Understanding forces: what’s the problem?, 41, 228 231.
Nationalencyklopedins ordbok (2008). Jean Piaget [www document].
URL http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=O108581, 2008-05-18
Piaget, Jean (1999). Child's Conception of Physical Causality. London: Routledge
Sjøberg, Svein (2005). Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk ämnesdidaktik.
Lund: Studentlitteratur.
Skolverket (2000). Kursplanen i fysik. [www document].
URL http://www3.skolverket.se/ki03/front.aspx, 2008-05-18
Utbildningsdepartementet (1998). Läroplanen för det obligatoriska skolväsendet,
förskoleklass och fritidshem. Lpo 94 anpassad till att också omfatta förskoleklassen och
fritidshemmet. Stockholm: Skolverket/Fritzes.
- 38 -
Figurförteckning
Samtliga figurer är ritade av författaren till detta arbete.
Figur 1: Exempel på friläggningsdiagram enligt Newtons första lag (b) och isolerade reaktionskrafter enligt
Newtons tredje lag (c) på samma situation. Observera att den nedåtriktade kraften i båda figurerna är den
samma. ..................................................................................................................................... - 6 Figur 2: Kurvan illustrerar kulans bana efter att den fallit över bordskanten. Till vänster enligt teorin om
impetus som försvagas och tar slut. Till höger faller kulan i en kastparabel där farten i rörelseriktningen
fortsätter att vara konstant medan en acceleration samtidigt sker nedåt på grund av gravitationen, enligt
Newtons första och andra lag. ....................................................................................................... - 8 Figur 3: Alternativ från fråga 1 ................................................................................................... - 12 -
Figur 4: Alternativ från fråga 2 ................................................................................................... - 13 Figur 5: Alternativ från fråga 3c................................................... Fel! Bokmärket är inte definierat.
Figur 6: Alternativ från fråga 9 ................................................................................................... - 14 Figur 7: Alternativ från fråga 3a ................................................................................................. - 16 Figur 8: Alternativ från fråga 3b ................................................................................................. - 17 Figur 9: Alternativ från fråga 6 ................................................................................................... - 19 Figur 11: Alternativ från fråga 7 ................................................................................................. - 20 Figur 12: Alternativ från fråga 11 ............................................................................................... - 23 Figur 13: Alternativ från fråga 14 ............................................................................................... - 25 Figur 14: Illustration från fråga 5................................................................................................ - 26 Figur 15: Illustration från fråga 13 .............................................................................................. - 27 -
Författarens tack
Jag vill till en början tacka mannen som redan för flera år sedan satte ett tankefrö till mitt
examensarbete, i mitt huvud. Utan Bertil Westergren hade inte min fascination för mekanik
växt fram. Tack!
Jag vill även tacka finsliparna och bollplanken.
Tack Morgan Leander, för uträtade frågetecken och pådrivande!
Tack Per-Eric Åhlen, utan tjatandet om friktion, resulterandekraft och Newtons lagar hade
jag aldrig blivit klar. Många tack för stödet när det var tungt och jobbig, eller när skrivandet
bara stannade upp. Tack för kraven, viljan och förtroendet.
Tack Kerstin Moatti, vad är väl en institution på ett universitet utan en sekreterare som alltid
ställer upp och löser problem.
- 39 -
Bilaga 1 – Elevenkät
Enkätundersökning bland elever i
grundskolans senare år
Det här är en undersökning som syftar till att undersöka elevers kunskaper om
krafter.
Den enda som kommer att titta på dina svar är jag, Marcus Ericsson. Anledningen
till att jag vill att du skriver namn och klass är att jag eventuellt kan behöva
genomföra en intervju med dig vid ett senare tillfälle, utifrån de svar som du gett.
Intervjun kommer att vara helt frivillig. När resultaten är sammanställda kommer
denna enkät att förstöras.
Jag går i klass: _____________
Jag heter: ______________________________________________________
Tack för din medverkan.
Marcus Ericsson, Lärarstuderande vid Karlstads universitet
Krafter som påverkar ett föremål ritas som pilar. På detta sätt kan man visa kraftens storlek
och åt vilket håll kraften drar eller trycker. Kraftpilens längd visar hur stor kraften är.
Här nedanför visas kraftpilar där 1 centimeter motsvarar 1 newton.
5 cm
5 newton
5 cm
– 5 newton
10 cm
10 newton
-1-
Du ska nedan avgöra vilken bild som stämmer överens med påståendet.
RINGA IN DITT SVAR! Bara ett svar på varje fråga.
1. Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar boken när den ligger på ett plant,
horisontellt bord, den ligger helt stilla.
2. Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den hänger i ett snöre.
3. En kula släpps rakt ner, från ett högt torn.
a. Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan just när den släpps från
tornet.
b. Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den har fallit ett tag,
men dess hastighet fortsätter att öka.
c. Vilken bild visar kraften eller krafterna som påverkar kulan när den har fallit länge och
faller med konstant hastighet.
-2-
4. Kjell och Lisa drar i varsin ände på ett rep. Vem är starkast enligt bilden?
SVAR: ____________________________________________________________
5. Genom att rita ut kraftpilar ska du visa hur tyngdkraften är riktad på personerna som står på
jorden.
(Observera att personernas storlek är kraftigt överdriven.)
-3-
6. En cyklist cyklar på en plan väg, vilken bild visar kraften som får cykelns hastighet att
öka?
7. En cyklist cyklar på en plan väg, vilken bild visar kraften som får cykelns hastighet att
minska?
8. Vad skulle du kalla kraften som får…
a) … en cykel att öka i hastighet? ______________________________________________
b) … en kula att falla till marken?______________________________________________
c) … en bok att ligga kvar på ett bord? __________________________________________
d) … månen att rotera runt jorden? _____________________________________________
-4-
9. En fallskärmshoppare faller med konstant hastighet rakt ner. Vilka krafter verkar på
hopparen?
Ringa in ditt svar A, B, C eller D. Bara ett svar på varje fråga!
(A) Tyngdkraften T och kraften K från fallskärmen.
T är större än K.
(C) Tyngdkraften T och kraften K från fallskärmen.
T är mindre än K.
(B) Tyngdkraften T och kraften K från fallskärmen.
T är lika stor som K.
(D) Bara kraften K från fallskärmen verkar på
hopparen.
10. Vilket av följande alternativ förklarar bäst ditt svar i förra frågan?
Ringa in ditt svar A, B, C eller D.
a. Eftersom hopparen är tyngdlös under själva fallet verkar inte tyngdkraften T.
b. För att hopparen ska komma nedåt måste T vara större än K. Om T blir lika stor som
K så skulle hopparen stanna i luften.
c. Om hopparen rör sig med konstant hastighet så måste K och T vara lika stora.
d. På grund av att fallskärmen är så pass stor blir kraften K större än T.
-5-
11. En hockeypuck glider på isen. Puckens hastighet minskar hela tiden, och till slut stannar
den. Vad gäller om de horisontella krafterna som verkar på pucken?
Ringa in ditt svar A, B, C, D eller E.
(B) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är lika stor
som F.
(A) Bara friktionskraften F som utövas
av isen verkar på pucken.
(C) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är
större än F.
(D) Bara en kraft K i rörelseriktningen
verkar på pucken. Denna kraft minskar hela
tiden för att tillslut bli noll och då stannar
pucken.
(E) Friktionskraften F och en kraft K i
rörelseriktningen verkar på pucken. K är
mindre än F.
12. Vilket av följande alternativ förklarar på bäst ditt var i förra uppgiften?
Ringa in ditt svar A, B, C eller D.
a. Eftersom pucken rör sig måste den påverkas med en kraft i samma riktning som
rörelseriktningen. Men denna kraft blir mindre och mindre eftersom pucken saktar in.
Friktion på is är försumbar.
b. Om ett föremål rör sig längs en rät linje, så är den resulterande kraften noll.
c. Eftersom pucken saktar in måste den påverkas av en resulterande kraft som är riktad
åt motsatt håll mot rörelseriktningen.
d. Eftersom pucken rör sig måste kraften i rörelsens riktning vara större än
friktionskraften.
-6-
13. En sten som kastas i en bana som visas i bilden nedan påverkas av krafter. Rita ut dessa
som kraftpilar. OBS! Bortse från luftmotståndet!
14. En fågel flyger i konstant fart, rakt fram som framgår av bilden. I näbben har den en kula
som den tappar. Vilken bana kommer kulan att följa?
Ringa in ditt svar A, B, eller C.
a. Kulan följer och landar enligt bana A
b. Kulan följer och landar enligt bana B
c. Kulan följer och landar enligt bana C
15. Motivera svaret på förra frågan nedan!
-7-
Bilaga 2: Fråga 8
Vad skulle du kalla kraften som får…
a) … en cykel att öka i hastighet?
b) … en kula att falla till marken?
c) … en bok att ligga kvar på ett bord?
d) … månen att rotera runt jorden?
Nedan redovisas resultat från fråga 8 i form av en tabell. Bara svar från enkäter med minst
en fråga besvarad har tagits med. De frågor som lämnats obesvarade har markerats med
streck (-). Många av frågorna har besvarats med frågetecken och har här förts in med det
samma (?). Felstavade ord har stavats rätt utan kommentar, de ord som upplevs ligga
utanför normal stavning, eller utanför sammanhanget har bara citerats, kommentarer som
skrivits vid svar och figurer har skrivits med inom parentes.
Efter tabellen finns de vanligaste svaren införda i ett diagram för varje fråga (Diagram 10
till och med Diagram 13).
Åk
a
b
c
d
7
7
7
7
7
7
7
Gravitation
Fart
Vridmoment
Vind/kedja
Medvind
Motvind (hihi)
Pilen pekar fram
Gravitation
Dragningskraft
Tyngdkraft
Lite vindmotstånd
Styrka
Högkraft (hihi)
Neråt
7
7
En backe
Nerförsbacke
Gravitation
Dragningskraft
Dragningskraft
G-kraft
Solen
Medvind (hihi)
Pilen går runt som … ->(Respondenten har
ritat en cirkulär pil)
Magi
Tyngdlagen, Graviditeten
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
9
9
9
9
9
Nerförsbacke
Framåt
Fart
Framåt
Framåt
Dragkraft
Vind
Framåt
(Oläsligt…) …lust
Höger och fin kraft
Acceleration
Friktionskraft
?
Dragningskraft
Tyngdlagen,
Graviditeten
Dragningskraft
Större
Fall
Tyngdkraft
Neråt
Neråt
Gravitation
Neråt
Dragkraft
Tyngdkraft
Uppåt och finkraft
Downforce
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Gravitation
Dragningskraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Ingen
Stillkraft (hihi)
Still, ingen pil
alls
Magi
Tyngdlagen,
Graviditeten
Dragningskraft
Svart magi
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Neråt
Stilla
Gravitation
Tyngd
Ligga
Magi
Tyngdkraft
?
Dragningskraft
?
-1-
Svart magi
?
Bakåt
Rörlig
Gravitation
Lunt
Magi
Omloppskraft
Snurrkraft
Dragningskraft
Gravitation
Dragningskraft
?
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
?
?
Friktionskraft
Gravitation, i
nedförsbacke
Horisontella kraften
Muskelkraft
Acceleration
Hästkraft
Människan som cyklar
Friktionskraft
Människans kraft
Accelerationskraft
Rörelsemagi
Friktionskraft
Rörelse
Stenkast
Rörelseenergi
Acceleration
Rörelseenergi
Acceleration
Horisontella kraften
Accelerationskraft
Fartkraft
Fartkraft
Fartkraft
Acceleration
Friktionskraft
?
Accelerationskraft
Accelerera
Gravitation
Dragningskraft
Gravitation
Gravitation
Gravitation
Gravitation
Tyngdkraft
Dragningskraft
Gravitation
?
?
Gravitation
Tyngdkraft
Dragningskraft
Gravitation
Tyngdkraft
Gravitation
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Gravitation
Tröghet
Dragningskraft
?
Dragningskraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Fallenergi
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Gravitation
Fallenergi
Dragningskraft
Dragningskraft
Tyngdkraft
Newton
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Gravitation
Tyngdkraft
Dragningskraft
Gravitation
Dragningskraft
Tyngdkraft
Friktionskraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Dragningskraft
Gravitation
Konstant
Tyngdkraft
Stillhet?
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Lägesenergi
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Motståndskraft
Tyngdkraft
Lägesenergi
Täthetskraften
Frikvens
Dragningskraft
Motståndskraft
Dragningskraft
Gravitation
Tyngdkraft
Friktion
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Tyngdkraft
Gravitation
Dragningskraft
Dragningskraft
?
Graviditet
Lägeskraft
Friktion
Tyngdkraft
Rotationskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Friktion
Dragning
Dragningskraft
Rymden?
Tyngdkraft
Tandfé
Dragningskraft
Dragningskraft
Cirkulationskraft
Bark
Dragningskraft
Gravitation
Luke Skywalker
Dragningskraft
Dragningskraft
Dragningskraft
Gravitation
Gravitation
Dragningskraft
G-kraft
Dragningskraft
Jordens dragningskraft
Gravitation
Dragningskraft
Dragningskraft
Gravitation
-
-2-
Bilaga 3: Fråga 15
Nedan visas de motiveringar som gavs i fråga 15 av de elever som angett alternativ a i
fråga 14. Då motiveringen lämnats tom har denna inte tagits med i tabellen nedan.
ÅK
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
7
7
Fråga 15
Fråga 14
Tyngdkraften drar kulan rakt neråt
Eftersom kulan påverkas av tyngdkraften kommer den att falla rakt nedåt.
Jag vet inte
Jag vet inte
Eftersom fågeln tappar kulan åker den rätt ner på grund av tyngdkraften
Jag tror att sten kommer åka ner precis rakt för att stenen inte kommer flyga framför
fågeln
Jag tror inte fågeln tillsatt en kraft så kulan åker framåt.
Kulan är förhoppningsvis tung
Eftersom kulan väger något så tyngs den ner och om han tappar den så får den bara
tyngdkraft och kommer åka rakt ner
Eftersom fågeln flyger rakt fram så är det luftmotstånd eftersom att kulan ej har någon
fart Så trycker luftmotståndet och gravitationen ner den.
Eftersom stenens tyngdkraften är större än luftens
Jag vet inte
Dragningskraften drar ner kulan direkt
Jag vet inte
Den kastar ju inte iväg kulan så den har ingen kraft, den åker rätt ner på grund av
gravitationen
Kulan har ju tyngre än luft och dras till marken
Gravitationen drar kulan ner
Kulan är så pass tung att den faller neråt
För att kulan är tung så den dras ner till jorden
a
a
a
a
a
a
-1-
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
Nedan visas de motiveringar som gavs i fråga 15 av de elever som angett alternativ b i fråga
14. Då motiveringen lämnats tom har denna inte tagits med i tabellen nedan.
ÅK
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
7
7
7
7
7
7
7
7
Fråga 15
Fråga 14
Eftersom den släpps i fart så åker den lite framåt tills den faller rakt ner
Eftersom fågeln flyger landar den i b
På grund av fågelns fart så flyger kulan framåt en bit men när farten minskar så gör
tyngdkraften att kulan far rakt ner.
Eftersom fågeln flyger med en viss fart så kan kulan inte ramla rakt ner
Det svaret är mest troligt för att en kula är inte tyngdlös och så skulle den nog inte falla
rakt neråt
Kulan flyger framåt på grund av fågelns tidigare riktning. Luftmotståndet stoppar snart
farten och dragningskraften drar kulan neråt
Eftersom fågeln flyger framåt så måste kulan inte ramla rakt ner. Jag tror kulan följer
med en bit så den ramlar i en båge.
Föra att den väger
Eftersom fågeln kommer i fart så har kulan lite fart framåt innan den går ner till marken
För kulan kommer inte falla direkt ner utan krafter kommer att dra i den
Fågeln flyger så han fortsättar banan rakt fram
Kulan har en hastighet och kan inte stanna utan vidare
Eftersom fågeln rör sig när den släpper kulan åker kulan inte rakt ner utan åt sidan
Stenen har fart men på grund av luftmotståndet och dragningskrafter så saktar den ner
Eftersom det går fort och mycket Vindmotstånd borde den vända väldigt snabbt och gå
ner
Magi
Den går rakt ner
Eftersom den hade en hastighet innan den släpptes
Det verkade mest rimligt
Kulan får fart av fågeln
b
b
b
-2-
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
Nedan visas de motiveringar som gavs i fråga 15 av de elever som angett alternativ c i fråga
14. Då motiveringen lämnats tom har denna inte tagits med i tabellen nedan.
ÅK
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
7
Fråga 15
Fråga 14
För att det är som att kasta en boll
För den har fart
Det blir aldrig rakt ner när man i luften med fart så faller den inte rakt ner måste bli en
böj på den
Eftersom fågeln har en viss fart hela tiden så kommer kulan ha samma fart från början.
Men så fort fågeln tappar den så börjar den tappa fart
Den går i en båge för den går fort och åker ner
Fågeln flyger framåt när den tappar kulan och då åker kulan också framåt
Eftersom kulan fortfarande hade fart när fågeln tappade den så måste den fortfarande
komma framåt samtidigt som den faller
Den har fart ifrån fågeln och sedan dras den nedåt på grund av tyngdkraften
Farten framåt följer med kulan som fågeln höll
Fågeln har jämn fart och eftersom att stenen från början har samma fart som fågeln
fortsätter den ett tag men saktas sedan av luftmotståndet
Kulan har fortfarande kraft framåt som den faller ner men kraften framåt blir mindra
och få faller den ner i en rakare linje
Därför att fågeln flyger framåt i en hastighet
Kanske släpps kulan med en viss kraft
Kulan får lite kraft från fågeln, men den börjar snart påverkas av dragningskraften
Eftersom den redan har fart kan den inte falla rakt ner, den kan heller inte åka rakt fram
en bit och sedan falla rakt ner
Kulan har en ganska stark kraft som får kulan att falla ner långsammare
Eftersom tröghetskraften fortsätter framåt medans gravitationen drar den neråt
Därför att fågeln flyger framåt , då vill kulan också fortsätta fram men tyngdkraften tar
ner kulan
Jag vet inte
Luftmotståndet påverkar kulan att den fortsätter att falla neråt
Den faller i en båge och inte följer med
Eftersom fågeln flyger framåt borde kulan också göra det ett tag samtidigt som den
faller.
Eftersom fågeln har fart så blir kulans bana böjd och inte lodrät
Om fågeln flyger med konstant fart och släpper kulan sp måste kulans linje bli en mjuk
linje
Den går ju inte rakt ner och inte flyger så långt i luften
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
Av både sjuor och nior som valt alternativ a har de flesta motiverat detta med att Jordens
dragningskraft skulle vara anledningen till att kulan faller rakt ner. För alternativ b och c är
den vanligaste motiveringen att kulan har fart.
-3-