Krafter frågor

1. Du ska kunna visa hur man ritar krafter. Rita bilder och förklara.’ 

En teknik som man kan använda när man ritar kart är kraftpilar. Desto längre kraftpilen är, desto starkare är kraften.  

När man ritar tyngdkraft så ritar man en pil som utgår från ett föremåls tyngdpunkt och som pekar rakt ner mot jordens mittpunkt. Egentligen så påverkar tyngdkraften varenda liten del av föremålet, men det blir väldigt svårt att rita så man ritar bara en pil.  Även om föremålet ligger på en yta som inte är vågrät så ska pilen peka rakt ner. Desto längre pilen är desto starkare är kraften. Man skriver ut tyngdkraft som Fg.

Normalkraftens pil utgår från ytan som föremålet ligger på, det kan vara t.ex marken eller ett bord. Man ritar kraftpilen rakt uppåt, åt tyngdkraftens motsatta håll. Normalkraftens pil måste också vara lika lång som tyngdkraftens pil. Om man ritar normalkraftens pil för kort så visar man att tyngdkraften får föremålet att åka igenom ytan, men om man ritar normalkraftens pil länge än tyngdkraftens så visar man att föremålet kommer sväva. Normalkraft skrivs ut Fn. 

När du ska rita kraft som t.ex muskelkraft, motorkraft eller elkraft m.m så utgår pilen från platsen där föremålet blir påverkad av kraften. t.ex om du drar ut en låda, då börjar pilen där handen tar i lådan och drar. Pilen riktas åt det håll som rörelsen är riktad mot, t.ex om du drar låda åt vänster så är pilen riktad åt vänster eller om en bil kör åt höger så ska kraftpilen vara riktad mot höger. Ju längre pilen är, desto starkare är kraften. Den här kraften skrivs ut som F. 

När du ritar friktionskraftens kraftpil så ska du utgå från motsatta sidan av ett föremål jämfört med där du ritade t.ex musklekraftens pil och pilen ska gå längst med ytan. Om du ska rita kraftpilar som visar att föremålet rör sig framåt så måste friktionskraftens kraftpil vara kortare än rörelsekraftens pil. Om båda pilarna skulle vara lika stora eller om friktionskraftens pil var längre än den andra pilen så skulle det visa att föremålet stod stilla. Friktionskraft skrivs ut som F

.

När du ritar kraftpilar så kan du också lägga ihop två pilar som pekar åt samma håll till en pil, det gör du genom att addera dem med varandra. Om krafterna pekar åt två motsatta håll så kan du ersätta dem pilarna med en pil som är lika mycket som skillnaden mellan de två pilarna. 

2. Varje kraft som påverkar ett föremål har en motkraft. Förklara och ge exempel. 

Varje kraft har en motkraft som går åt den andra kraftens motsatt håll. När ett föremål står stilla så är både motparterna lika stora, men och föremålet rör sig så är en av krafterna större än den andra.  

Tyngdkraft och normalkraft är varandras motkrafter. Den ena kan inte existera utan den andra. Om tyngdkraft utövas så utövas också motkraft. Så fort du lägger t.ex ett äpple på ett bord, så dras äpplet ner mot jordens mittpunkt, men samtidigt så är Normalkraften där och förhindrar att äpplet åker igenom bordet. Om det bara fanns tyngdkraft skulle allt tryckas ner genom marken och om det bara fanns normalkraft skulle allting sväva omkring. 

Månen och jorden är ett bra exempel på motkraft. Jordens dragningskraft påverkar månen och månens dragningskraft påverkar jorden. Om inte jordens dragningskraft hade påverkat månen så skulle månen sväva ut i universum, och om månens dragningskraft inte hade påverkat jorden så skulle vi inte ha ebb och flod. 

Rörelsekraft som t.ex muskelkraft och friktionskraft är också varandras motkrafter. Så fort du vill röra på något så finns friktionskraften där och bromsar upp rörelsen. Varesig friktionskraften är så stor att du inte kan förflytta föremålet eller om den är så liten att du knappt märker av den. Friktionskraft uppstår när två ytor gnids mot varandra. Det kan vara ett bildäck på vägen eller en båt som far igenom vattnet. 

När du trycker in ett häftstift så använder du kraft för att trycka in den. Men samtidigt så får du ont i fingret eftersom häftstiftet samtidigt trycker på ditt finger. 

När du går i sand så dras dina fötter ner i sanden men samtidigt så gör sandens motkraft att d inte åker ner. Då blir det bara ett fotavtryck istället. 

3. Förklara skillnaden mellan begreppen massa och tyngd. Ge några exempel på hur man kan mäta det. 

Ett föremål har alltid samma massa, den är alltså konstant. Ett föremåls massa kan var 12 kg, då är vikten 12 kg. Tyngd avgörs av gravitationen (tyngdkraften) och är inte konstant eftersom desto  större tyngdkraften är, desto tyngre kommer föremålet bli. På jorden blir föremålet tyngre än t.ex på månen eftersom att jorden är större än månen och har därför större tyngdkraft. Tyngden på ett föremål mäts i newton (N) och 1 N är ungefär 100 g. På jorden har alltså ett föremål med massan 12 kg tyngden 1200 N. Men på månen, vars storlek bara är 1/6 av jordens storlek så skulle massan 12 kg ha tyngden 200 N.

När du ska mäta vikt så är det lättast att använda en våg. Det finns vanliga badrumsvågar men också balansvåg och brevvåg. Badrumsvågen mäter vikten med hjälp av en fjäder och visar vikten på en skala som är utskriven i Kg. Vågen visar vilken massa den uppmätta tyngdkraften motsvarar. Alltså skulle den inte fungera riktigt rätt på månen, eftersom om en människa som väger 60 kg skulle väga sig på månen så skulle skalan visa 10 kg. Men en balansvåg skulle stämma både på jorden och på månen eftersom en balansvåg jämför två tyngdkrafter med varandra och båda tyngdkrafterna skulle påverkas lika mycket.  Men när man ska mäta Newton så använder man en Dynamometer. En Dynamometer är gjord av en fjäder i en cylinder med en skala i newton på, och fjädern sträcks ut när man hänger någonting på den. Då kan man se tyngden på ett föremål genom att se hur mycket fjädern sträcker ut sig och man avläser skalan.  

4. Orsaker till att man vill öka eller minska friktion. Ge exempel och förklara.

När det är halt och isigt ute så är det stor risk att man ramlar. Då vill man öka friktionen mellan t.ex foten och marken eller ett bildäck och vägen. Man grusar eller sandar på vägen så att det blir större friktion och det blir mindre risk att man halkar eller kör av vägen. Man kan också sätta dubbar på skorna så att man inte halkar.  

Det finns inte bara friktion när två ytor gnids mot varandra, friktion finns i vatten och luft också. När det är friktion i luften så kallas det för luftmotstånd. De som hoppar fallskärm vill ha mycket luftmotstånd så att de inte faller ner för snabbt. 

Ett exempel på när man vill minska friktionen är på båtar. Om man vill göra en snabb båt så gör man den strömlinjeformad och skrovet ska var slätt och blankt. Då kommer det bli mindre friktion och då kommer båten glida snabbare fram genom vattnet. 

Simmare vill självklart simma snabbt, så de rakar kroppen för att göra huden jämnare ochminska friktionen, de har också speciella simdräkter som är gjorda för att minska friktionen i vattnet. 

Friktion framkallar också värme, det kan bli väldigt varmt i t.ex maskiner. Då vill man minska friktionen så att inte maskinen går sönder. Det gör man genom att montera fast kullager och smörja maskinen. 

När man åker skidor så vill man ha lite friktion så att man ska kunna glida framåt. Men samtidigt så vill man inte glida för mycket. Så då ökar ma friktionen lite genom att sätta på valla. 

Friktion är väldigt viktigt i trafiken när det är väldigt halt på vägarna eller när det är mycket vatten på vägarna. När det är halt så är det lite friktion och det blir lätt olyckor eftersom det är lätt att köra av vägen och krocka. Då brukar man för att höja friktionen genom att sands eller grus på vägen och täta dubbar på bildäcken. När det är mycket vatten på vägen så minskar också friktionen, då kan någonting som kallas vattenplaning inträffa. När man kör för snabbt när det är mycket vatten på vägen så lyfts däcken upp och då blir det nästan ingen friktion mellan däcken och marken. Då vill man ha stor friktion och det får man genom att köra långsamt så att däcken hinner tränga undan vattnet. 

5. Förklara begreppet hävstång. Hur kan vi använda hävstång i vardagliga situationer för att underlätta för oss. Ge exempel. 

En hävstång är ett vanligt redskap som vi kan använda för att t.ex lyfta tunga föremål. Det kan vara t.ex en stång som man lägger på en fast punkt som stången kan häva sig runt, den kallas vridningspunkt, och då kan man lyfta eller förflytta tunga föremål. Hävarm är avståndet mellan vridningspunkten och kraften. 

Ju längre hävarm du har, desto mindre kraft behöver du. Det är därför en lätt person kan sitta längre ut på gung-brädan medan en tyngre person sitter längre in och det kan fortfarande vara jämnvikt, alltså om båda personernas vridmoment är lika stora så kommer det vara jämnvikt. Om vi säger att den lättare personen väger 30 kg, då blir tyngden 300 n. Dessutom så sitter personen 4 m från vridningspunkten och då blir vridningsmomentet 1200 Nm. Det räknar man ut genom att ta Tyngden multiplicerat med sträckan (hävarmen). Om då den andra tyngre personen väger 60 kg så måste han sitta 2 meter från vridningspunkten. För 60 kg=600 N och 600 N Multiplicerat med 2 m blir 1200 Nm. OM den tyngre personen skulle sitta längre bak så skulle gung-brädan tippa över till en sida och då är det inte jämnvikt längre.   

Vi använder hävstången främst till att lyfta tunga saker, t.ex så brukar vi använda ett spett till att lyfta stora och tunga stenar. Det finns två olika sorters hävstänger, enarmad hävstång och tvåarmad hävstång. Spettet är en tvåarmad hävstång. Två exempel på hjälpsamma föremål som är enarmade hävstänger är skottkärra och kofot, och två exempel på tvåarmade hävstänger är sax och gung-bräda. Gung-brädans vridningspunkt är precis över tyngdpunkten. En skottkärra har de flesta hushåll och den använder man för att köra omkring tunga saker som man inte hade kunnat bära själv. Kofoten kan användas till att bryta upp saker, som t.ex lådor som har spikats igen. Saxen används ofta i vardagen för att klippa i papper, kartong, snöre m.m. Nästan varje hushåll har en sax och det är ett mycket användbart redskap. Det brukar finnas en gung-bräda på de flesta lekplatser och nästan alla har någon gång gungat på en. 

Hävstången är en av de mest grundläggande mekanismerna eftersom den är väldigt enkel, användbara och många föremål är baserade på mekanismen. 

Det finns också hävstänger inuti kroppen, som t.ex underarmen vars vridningspunkt är armbågen. Det gör att vi kan lyfta väldigt tunga saker med armen, och desto starkare armmuskler man har desto tyngre saker kan man lyfta. 

6. Förklara begreppet tyngdpunkt. 

Tyngdpunkten, eller angreppspunkten som det också kallas är platsen i ett föremål där det finns lika mycket massa åt alla håll. Inom fysiken så definierar man tyngdpunkten som stället där all massa i ett föremål är samlad, men det stämmer inte riktigt eftersom massan är utspridd över hela föremålet. Du kan enkelt balansera en penna på ditt finger när du har hittat tyngdpunkten, samma sak med andra regelbundna figurer. Men det är svårare att hitta tyngdpunkten på mer oregelbundna föremål eftersom man inte kan se lika tydligt var tyngdpunkten borde vara. Tyngdpunkten kan också var utanför ett föremål, som i mitten av en ring eller inuti en ihålig boll.  

För att räkna ut tyngdpunkten kan man använda ett lod. Det är en tyngd på ett snöre. Så om man hänger lorder i hörnen på ett föremål och låter både figuren och lodet dingla ner så kan man rita ett streck längst snöret och sedan upprepa det från alla hörn eller sidor. Där alla linjerna möts är tyngdpunkten. 

7. Hur ska man tillverka föremål så att de ska stå stadigt? Ge exempel och förklara. 

Ett stadigt föremål ska ha en låg tyngdpunkt, alltså en tyngdpunkt som är nära marken. Det ska också ha en stor stödyta. Stödytan är området där ett föremål står, men vissa föremål som t.ex en stol står inte med hela sitsen på golvet, då är stödytan i området mellan stolsbenen. 

Man kan också beskriva stödytan som ytan ett föremål balanserar på. Tex om en människa står på ett ben, då är stödytan under foten som människan står på. Det är mycket stabilare att stå med två fötter nere på golvet än att bara stå med en fot nere på golvet eftersom stödytan blir större. 

Racerbilar är väldigt stabila eftersom de är väldigt låga och det gör att tyngdpunkten ligger väldigt nära marken. Hjulen sitter också väldigt långt ut vilket gör att bilen får en större stödyta och blir ännu mer stabil. 

Ett annat exempel är att en bok som står på högkant inte är särskilt stabil. Men om du lägger boken ner så blir den mycket stabilare eftersom stödytan blir större och tyngdpunkten är nära marken. Det är också viktigt att tyngdpunkten ska vara innanför stödytan. Därför så är det bra att se till att de du byggt inte lutar. För om tyngdpunkten hamnar utanför stödytan, eller till höger om stödytan som på bilden nedan, så kommer föremålet att ramla.