Oppgaver

Krefter overfører og omdanner energi

1 Tren begreper – krefter

Fyll ut med begrepene på rett sted i teksten under. Begrepene kan bli brukt mer enn én gang.

kraft, motkraft, newton, akselerasjon, treghet, masse

En dytter eller trekker på en gjenstand. Måleenheten for kraft er . En kraft kan endre form, fart eller retning på en gjenstand. Fartsendring kaller vi . En kraft har alltid en like stor og motsatt rettet . For eksempel trekker du like mye på jorda som jorda trekker på deg. Grunnen til at jorda ikke flytter på seg likevel, er at jorda har mye større enn deg. Jo større en gjenstand har, jo større treghet har den. Det er en sammenheng mellom kraft, masse og akselerasjon: Dersom vi øker kraften på en gjenstand, øker . Dersom vi øker til gjenstanden, må det virke en større på den for å få lik akselerasjon.

2 Finn svar – treghet

Tenk deg at du skyver på gjenstandene nedenfor med like stor kraft.

Da vil de få ulik akselerasjon. Forklar hvorfor.

Skriv gjenstandene i rekkefølge etter hvor mye akselerasjon de får – fra minst til størst. – En plastperle – En elefant – Et eple – En sykkel – En bil – En romrakett

3 Regn ut – fart og akselerasjon a Hvor mange m/s er 100 km/t? b Hvor mange km/t er 100 m/s? c Hvor stor er gjennomsnittsfarten for en bil som kjører 15 km på 12 minutter (0,2 timer)? Finn svaret i m/s også. d Da Usain Bolt tok verdensrekorden på 100-meteren, løp han på 9,58 sekunder. Hva var gjennomsnittsfarten hans? e En bil akselererer fra 0 km/t til 100 km/t på 5,1 sekunder. Hvor stor er akselera sjonen? f Kim løper 60-meteren, og i løpet av de første 2 sekundene får han en fart på 7 m/s. Hvor stor er akselerasjonen?

Vurderingseksemplar

4 Finn svar – kraft og akselerasjon

A B C D

Se på figuren og avgjør i hvert tilfelle om kreftene som virker på kassa, balanserer hverandre. Dersom de ikke gjør det, finn ut i hvilken retning kassa akselererer.

5 Finn ut mer – Isaac Newton

Sir Isaac Newton gjorde eksperimenter og beregninger og kom fram til det vi kaller Newtons lover – tre lover om krefter. I tillegg oppdaget han for eksempel hvordan tyngdekraften virker for å holde planeter i bane. Det du har lært om krefter i dette kapitlet, var det Newton som kom fram til.

Newton var en britisk vitenskapsmann som ikke bare jobbet med krefter, men også med mange andre fenomener innenfor fysikken. Bruk internett og andre kilder til å finne ut mer om Newton, og lag en liten plakat eller informasjonsside om ham. Ta med – når og hvor han levde – hva som skjedde i samfunnet på denne tiden – hvilke oppdagelser han gjorde, inkludert Newtons lover – noen figurer og tegninger av det han gjorde

6 Regn ut – kraft, masse og akselerasjon Formelen F = m ⋅ a viser sammenhengen mellom kraft (F), masse ( akselerasjon (a). Bruk formelen til å finne svar på disse oppgavene: Vurderingseksemplar m) og a Hvor stor er motorkraften som virker på en bil med masse 1500 kg og en akselerasjon på 7 m/s2? b Iman tråkker i gang sykkelen sin, slik at den får en akselerasjon på 3 m/s2 . Iman og sykkelen har til sammen en masse på 67 kg. Hvor stor er kraften hun bruker? c En stein faller med tyngdeakselerasjonen 9,8 m/s2. Tyngdekraften som virker på steinen, er 100 N. Hvor stor masse har steinen? d Lasse har en masse på 55 kg. På månen ville tyngdekraften fra månen på Lasse vært 90 N. Hvor stor er tyngdeakselerasjonen på månen?

7 Regn ut

Når en luftrakett som veier 0,050 kg blir skutt opp, virker det en trykkraft på 4,5 N på den. a Hvor stor er akselerasjonen luftraketten får? b Akselerasjonen virker bare i 0,2 sekunder. Hvor stor fart får raketten? c Hva er bevegelsesenergien til raketten? d Hvis vi tenker oss at all bevegelsesenergien blir omdannet til stillingsenergi rett før raketten snur og faller ned igjen, hvor høyt kommer raketten?

Arbeid

8 Tren begreper – arbeid, energi og krefter Begrepet arbeid har en litt annen betydning i naturfag enn i dagligtalen. Vurder om det blir gjort et arbeid i naturfaglig betydning eller ikke i disse situasjonene: a En bok ligger i ro på et bord. b En motor trekker en bil framover. c Du tråkker i gang en sykkel. d En mann prøver å løfte en kasse opp på et bord, men greier ikke å løfte den. e En måke flyter på vannet. f Du tenker på en matematikkoppgave. g Du trykker på tastaturet. h En politimann er på jobb. 9 Regn ut – arbeid Formelen W = F ⋅ s viser sammenhengen mellom arbeid (W), kraft (F) og strekning (s). Bruk formelen til å finne svar på disse oppgavene: a Lasse sykler 500 m til skolen og bruker en kraft på 350 N for å holde sykkelen i gang. Hvor stort arbeid gjør han? b Iman hopper fra timeteren. Tyngdekraften som virker på henne, er 550 N. Hvor stort arbeid gjør tyngdekraften når den trekker Iman nedover til vannoverflaten?Vurderingseksemplar c En heisekran gjør et arbeid på 7000 J når den løfter en stålbjelke 7 m opp i lufta. Hvor stor kraft bruker heisekrana? 10 Regn ut og reflekter

Du kan forsøke deg på et lite matematisk triks for å vise at stillingsenergien en gjenstand får når du løfter den, er lik arbeidet du gjør. Ta uttrykket for arbeid,

W = F ⋅ s, og bytt ut symbolet for kraften med uttrykket for tyngdekraften – de er jo like, som vist tidligere. Bytt så ut symbolet for strekningen du løfter, med høyden kassa løftes til. Hvilket uttrykk ender du opp med? Hvorfor må det være slik, tror du?

11 Regn ut – fart, energi og kollisjoner

Jona er ute og kjører med sparkesykkel og prøver å få så stor fart som mulig. a Bruk formelen for bevegelsesenergi og finn ut hvor stor energi Jona har med en fart på 5 m/s, dersom han veier 60 kg.

Jona kommer inn på en gruslagt gangvei, og en stein setter seg fast i hjulet, slik at sparkesykkelen får en bråstopp. Heldigvis har han på seg hjelm, så det går bra når han treffer bakken. b Hvorfor vil Jona fly av sparkesykkelen og ikke bare stoppe sammen med den? c Hjelmen blir trykt inn 3 cm når hodet treffer bakken. Hvor stor kraft virker på hodet til Jona? d Dersom han ikke hadde hatt hjelm, ville hodet blitt trykt inn 0,5 cm. Hvor stor ville kraften på hodet hans vært da? Hvor mange ganger større er denne kraften enn den som virker når han har på seg hjelm?

12 Finn svar – arbeid og friksjon

Du har hengt opp en pendel – en kule i en tråd – som svinger fram og tilbake.

Etter hvert vil utslaget til sidene bli kortere og kortere, og til slutt er pendelen helt i ro. a Hvilke krefter virker på kula, tror du? b Hvorfor stopper pendelen til slutt? c Hva har skjedd med energien som pendelen hadde? d Kan vi lage en pendel som aldri stopper å svinge? Hvorfor eller hvorfor ikke?

13 Finn ut mer – trafikksikkerhet

Det finnes mange ulike typer utstyr som kan øke trafikksikker heten.

Bruk internett og søk etter informasjon om airbag, ABS-bremser og verneutstyr

til motorsyklister. Forklar kort hvordan disse virker. Vurderingseksemplar