Kraft och rörelse 2013

Kraft och rörelse
När jag har arbetat klart med det här området ska jag:
• känna till de olika krafterna gravitation, tröghet och friktion och
kunna använda mina kunskaper om dessa när jag förklarar olika
fysikaliska fenomen,
• kunna ge exempel på hur man kan underlätta arbete genom olika
tekniker, t.ex. genom att använda ett lutande plan eller en
hävstång,
Gravitation
Vetenskapsmannen Isaac Newton funderade på 1600-talet mycket på
hur det kom sig att t.ex. ett äpple föll ner mot marken när man släppte
det. Varför blev det så?
Han antog att äpplet och jorden båda
två hade en osynlig kraft. Denna kraft
drog andra föremål i riktning mot dem.
Jordens kraft är så stor, så att den drar
ner föremål mot sig och denna kraft
kallar vi tyngdkraft (gravitation). Det är
samma kraft som får ett äpple att falla
mot marken som håller himlakropparna
i sina banor.
En annan vetenskapsman, Galilei (1590-talet) hade en teori om att alla
föremål dras ner till marken med samma hastighet oavsett av hur mycket
de väger.
Detta kan man själv ganska lätt testa genom att släppa ner två olika
tunga saker och se om de landar samtidigt. Det man dock får vara
uppmärksam på är luftmotståndet. Att ett hopknycklat papper faller
snabbare till marken än ett platt papper beror ju på att luften lyfter upp
det platta pappret lättare. Luftmotståndet påverkar alltså resultatet.
Olika sorters krafter
Ett föremål ligger stilla tills någon drar i det eller trycker på det. Det som
drar eller trycker på föremålet kallas kraft. Dragningskrafter och
tryckkrafter är exempel på krafter. Många krafter gör att föremål rör sig.
Andra hindrar föremål att röra på sig. Och när något ändrar form beror
det alltid på krafter, ex ett resårband dras ut eller en deg som plattas till.
Tryckkraft
Dragkraft
Kraftpilar
Vi kan rita krafter som pilar. Pilen pekar åt det håll dit kraften är riktad. Ju
större kraften är desto längre pil ritar man.
Tyngd och vikt
Du kan känna ett föremåls tyngd när du lyfter det. När du kastar upp en
boll i luften kommer den alltid ner igen. Det beror på att den påverkas av
tyngdkraften.
Föremål har vikt därför att tyngdkraften påverkar dem. Ju större
tyngdkraft, desto mer väger föremålet.
I rymden känner sig människan
tyngdlös och fri. Skälet till detta är
att ju längre ut i rymden vi kommer,
desto mer minskar jordens
dragningskraft. Det är därför
astronauter svävar omkring i sin
farkost eftersom det nästan inte
finns någon gravitation som
påverkar dem. Om du själv hoppar
studsmatta känner du dig viktlös uppe i luften, när du sedan kommer ner
känner du dig inte viktlös mer.
Tyngdpunkt
Alla föremål har en punkt där de hålls i balans genom tyngdkraftens
verkan. Denna punkt kallas för tyngdpunkt.
Tyngdpunkten är det ställe där föremålets hela vikt tycks vara samlad.
Tröghet- starta och stoppa
Det finns föremål som inte vill starta eller sluta röra sig. När ett föremål
blir stillastående eller fortsätter röra sig uppstår något som kallas för
tröghet.
För att få föremål att sätta igång eller stoppa en rörelse måste vi
övervinna dess tröghet. Det kan man göra genom att t.ex. dra eller skjuta
i föremålet. Dessa påverkningar kallas krafter.
Ju mer något väger, desto mer kraft behövs för att sätta igång en rörelse
eller stoppa dess rörelse.
Cirkelrörelse
En släggkastare som ska kasta slägga snurrar runt, runt i ringen till dess
att han släpper iväg släggan. Ju fortare han snurrar desto större kraft
måste han använda för att hålla i släggan. Kraften som han
känner som vill dra iväg kulan kallas för centrifugalkraft. Den
kraft som går från kulan och in mot släggkastaren via armarna
kallas för centripetalkraft. När hon släpper släggan så försvinner
centripetalkraften och släggan åker iväg rakt ut med hjälp av
centrifugalkraften.
Friktion
Om du flyttar saker genom att de glider över en annan yta, uppstår
friktion.
Rörelsen går lättare när friktionen mellan två ytor är
liten. Släta ytor minskar friktionen. En pulka glider ju
lättare på snö än på asfalt. Det är alltså mindre friktion
mellan pulkan och snön än mellan pulkan och asfalten.
En del föremål rör sig lättare än andra
eftersom det är mindre friktion mellan
deras egen yta och ytan på träskivan
eller metallskivan. De föremål som röra
sig lätt känns släta.
Friktion kan även hjälpa oss i
vardagen, även om friktion gör det
svårare för oss att flytta föremål.
Skosulorna på våra skor hindrar oss från att halka när vi går, bilhjulen får
grepp på vägen p.g.a friktionen och dubbarna på fotbollsskorna gör så
att spelaren inte halkar omkull på planen.
Lutande plan, rullar
Det är svårt att flytta tunga föremål, men det finns sätt som gör det
lättare att förflytta dem på.
Tänk dig ett högt berg som du
vill köra upp på med en bil. Att
köra rakt upp för
bergsväggarna är inte så lätt.
Därför bygger man oftast vägar
fram och tillbaka på berget,
serpentinvägar. Denna väg blir
längre men inte så brant och
därför kan du ta dig upp på
berget.
Att använda sig av lutande
plan kan underlätta förflyttning
av tunga föremål.
Låt säga att du ska lyfta upp cykel upp på en avsats. Vilket tror du är
lättast, att lyfta cykeln rakt upp eller att lägga ut ett lutande plan och rulla
upp den?
Just det, att rulla upp den kräver ju betydligt mindre styrka än att lyfta
den rakt upp.
För att underlätta förflyttningen av tunga föremål kan du också använda
rullar som hjälp. Du lägger runda stolpar under det som du vill förflytta
och då går det lättare att flytta på föremålet genom att stolparna rullar.
Med åren ersattes sedan de rullande stockarna
med något som liknade ett hjul. En grov stock
delades i skivor som man gjorde hål i och vips hade man uppfunnit de
första hjulen. Man kunde också använda sig också av runda stenar.
Hävstång
Om du ska lyfta ett tungt föremål får du bra hjälp av en hävstång.
Hävstången verkar genom att öka lyftkraften under föremålet så att ett
tungt föremål kan flyttas med liten ansträngning.
Hävstänger lyfter föremål lättast när den fasta stödjepunkten är nära
föremålet och den punkt där kraften sätts in är så långt bort som möjligt.