9789127421691

Skolforum_FYSIK_Omslag_2011 o Fokusomslag.indd 5

Smakprov 27-42357-2

OR

N

Hela boken omfattar 384 sidor Best채llningsnummer 27-42169-1

&

IN

F

P R OV K A

O

FOKUS

SM

ysik

I T MA

11-02-23 16.00.56

Fysik_Fokus_Inledning_NY.indd 2

11-02-23 14.30.21

Innehåll Materia – allt som väger och tar plats

6

Ordna materia i grupper 10 Vatten 14 Vad är materia 16 Flyta eller sjunka 19 Sammanfattning 23

Himmel och jord – med ögat som verktyg

24

Värme – energi och temperatur

70

Vad är astronomi 26 Jorden 30 Månen 32 Solen – en stjärna bland andra 35 Planeterna 36 Meteorer och meteoriter 38 Kometer 38 Stjärnhimlen 39 Sammanfattning 41

Värme i rörelse 72 Ju varmare desto större 78 Smältning och stelning 81 Ångbildning och kondensation 82 Vatten – ett fantastiskt ämne 83 Värme och meteorologi 84 Partikelmodellen 86 Temperatur och värme 88 Sammanfattning 89

Krafter

Tryck

– märkbara men osynliga

42

– utspridd kraft

90

Krafter i fysiken 44 Tyngdpunkt 52 Hävstänger 54 Sammanfattning 55

Kraft och tryck 92 Tryck i vatten 94 Lufttrycket 97 Sammanfattning 101

Elektricitet och magnetism – de hör ihop 56

Ljud

Laddning – ett gammalt mysterium 58 Elektrisk ström 60 Elektrisk spänning 64 Magnetism 66 Faror med elektricitet 69 Sammanfattning 69

Vad är ljud 104 Hur sprids ljud 108 Örat 112 Sång och musik 114 Ljud i miljön 117 Sammanfattning 117

– njutning eller plåga

102

INNEHÅLL

Fysik_Fokus_Inledning_NY.indd 3

3

11-02-22 15.14.19

Ljus – snabbare finns inte

118

Ljus och mörker 120 Skuggor och bilder 122 Reflexion 124 Ljusets brytning 126 Linser 129 Färger 135 Sammanfattning 139

El – från kraftverk till användare

140

Induktion – en viktig upptäckt 142 Växelström 144 Energi kan flyttas med el 146 Sammanfattning 149

Rörelse – ändras endast med kraft

150

Hastighet 152 Tröghet 153 Massa och rörelse 154 Krafter som ökar farten 155 Fritt fall 158 Kast 160 Sammanfattning 161

Mekanisk energi – tyngre, högre, snabbare

162

Arbete 164 Effekt 168 Mekanisk energi 170 Sammanfattning 173

4

INNEHÅLL

Fysik_Fokus_Inledning_NY.indd 4

11-02-22 15.14.23

Atomfysik – mot materiens inre

174

Atomen 176 Radioaktivitet 179 Kärnreaktioner med mycket energi 186 Sammanfattning 189

Elektronik – fysik och teknik hand i hand

190

Från elektronrör till integrerade kretsar 192 Dioden 193 Transistorn 194 Optoelektronik 196 Sammanfattning 197

Energi och materia – resurser att använda klokt

198

Energiformer 200 Energiprincipen 208 Energikvalitet 221 Naturliga energiresurser 212 Resurserna och framtiden 215 Sammanfattning 215

Kosmos – allt, i stort sett

216

Vår bild av universum 218 Från Big Bang till livets uppkomst 220 Sammanfattning 227

Register 228 Källförteckning 231

INNEHÅLL

Fysik_Fokus_Inledning_NY.indd 5

5

11-02-22 15.14.29

Värme – energi och temperatur Det här kapitlet handlar om vad värme gör i din vardag.

Det kan gälla matlagning, hur du gör för att inte frysa eller vad som menas med växthuseffekt. Men du får också lära dig hur en varmluftsballong fungerar och vad en solkurva är. Och lite om hur man sparar energi.

70

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 70

11-02-22 15.18.58

Stelt vatten och flytande berg 1

5

10

När det blir kallt kan vatten frysa till is, och när det blir varmt kan isen smälta och bli vatten igen. Det är något som du ser varje vinter, åtminstone om du bor i norr.

I jordens inre är det däremot hett. Hettan gör att jorden är flytande inuti. Det ser man ibland vid vulkanutbrott, när lava tränger upp ur marken. När lavan sedan kallnar, stelnar den och blir till berg.

Många våldsamma och häftiga händelser i naturen beror på att temperaturen är extra låg eller extra hög. Men värme spelar förstås också en viktig roll i vardagslivet.

1

5

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 71

71

11-02-22 15.19.03

Värme i rörelse Ledning 1

5

10

15

Har du rört om med en silversked i varmt te eller kaffe någon gång? Då har du märkt att hela skeden blir varm efter en stund. Ändå är bara den ena änden nere i teet.

Värmen har rört sig genom skeden ända upp till skaftet.

Värme kan alltså röra sig genom skeden utan att själva skeden rör sig. Värme flyttar sig ofta på det viset. Det kallas för ledning. Vi ska se lite närmare på hur värme leds i olika material.

Alla ämnen leder inte värme lika bra. Det är tvärtom mycket stora skillnader mellan olika ämnen. Det märker man om man värmer ena änden av ett föremål samtidigt som man känner efter hur fort det blir varmt i den andra änden.

Fasta ämnen och vätskor leder värme mycket bättre än gaser.

Metaller leder värme särskilt bra. Men det ämne som leder värme allra bäst är diamant. Det är det inte många som vet.

Röret som glasblåsaren a­ nvänder måste vara gjort av material som inte leder värme så bra.

72

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 72

11-02-22 15.19.06

Värmeledning – bra eller dåligt?

1

5

10

Har du badat bastu någon gång? Då vet du att trä och metall känns olika varma där. Allt borde ju vara lika varmt, men ändå verkar metall varmare än trä.

Det beror på att trä leder värme dåligt. När du lägger din hand mot varmt trä kyler du ner träets yta. Värme som finns längre in i träet kan inte nå din hand, eftersom träet isolerar.

Därför blir det inte så varmt där du håller handen.

Men metall leder värme bättre än trä. När du tar i en sak av metall kan värme därför lätt röra sig genom metallen till handen. Bilden visar hur värme rör sig genom en varm metallstång mot din hand.

Kastruller av stål har ofta en extra botten som är gjord av koppar eller aluminium. De metallerna leder värme särskilt bra. Därför blir bottnen jämnt uppvärmd.

15

20

Du vet säkert att man isolerar hus, särskilt i länder där det är kallt på vintern. Det gör man för att inte förlora värme genom väggar och tak. På så sätt räcker energin bättre. Då använder man material med mycket luft i. Luft och andra gaser leder ju värme dåligt. Idag kan man göra hus så väl isolerade att det nästan inte behövs några element. trä ng i ler iso iva sk ps gi et p ta

När man tältar brukar man lägga sovsäcken på ett liggunderlag. Det är gjort av ett slags plast, som innehåller massor av små gasbubblor. Eftersom gas leder värme dåligt leds inte kroppens värme ner i marken så fort.

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 73

73

11-02-22 15.19.06

Strålning 1

5

En varm yta sänder ut strålning. Om ytan är tillräckligt varm kan man till och med se värmestrålningen. Upp till 600 grader är strålningen osynlig, men när det blir varmare syns den. Först är den röd. När ytan blir ännu varmare ändras färgen till orange, sedan till gult och vitt. Det kan man lätt se om man långsamt ökar strömmen genom en glödlampa.

Den osynliga strålningen från ytor som är kallare än 600 grader kallas infraröd strålning.

10

15

Hur tar ytor emot strålning?

Strålning som träffar en yta kommer delvis att reflekteras, alltså studsa mot ytan. Den del som inte reflekteras tas upp av ytan. Man säger att den absorberas. Strålning som absorberas av ytan omvandlas till värme.

En blank yta reflekterar mer än en matt.

En spegel reflekterar allra bäst. Ju mer ljus eller annan strålning som reflekteras, desto mindre är det som absorberas.

20

25

74

En vit yta reflekterar mera ljus än en svart yta. Det är just det reflekterade ljuset som gör att ytan ser vit ut. En svart yta absorberar i stället det mesta ljuset.

Om du känner på föremål som solen skiner på, så märker du att de mörka är varmare än de ljusa. Och i en svart bil som står i solen blir det mycket varmare än i en vit.

Bara en del av ljuset reflekteras, det vill säga ­studsar. Det som inte reflekteras blir värme i huden. Då blir huden varm.

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 74

11-02-22 15.19.06

Hur fungerar ett växthus?

1

5

10

15

Du har nog hört talas om växthuseffekten. Den beror på att det är lätt för ljus att komma in i ett växthus, medan den infraröda värmestrålningen har svårt för att komma ut.

Växthuset är som en fälla för strålning. Glaset släpper in solstrålarna men hindrar infraröd strålning att komma ut.

Vanligt ljus går lätt igenom vanligt glas. Det är ju det man menar när man säger att glas är genomskinligt. Men värmestrålningen ut ur växthuset är inte vanligt ljus. Den kommer ju från ytor som inte är särskilt varma. Den är alltså infraröd och syns inte. Glaset i tak och väggar stoppar infraröd strålning.

Eftersom strålningen har lättare att komma in än ut, blir det varmare i växthuset än utanför.

Det stora växthuset Jorden är som ett stort växthus. Hur då? Jo, jordens atmosfär liknar växthusets glas. Den släpper lätt in ljuset från solen, men det är inte lika lätt för värmestrålningen att komma ut från jorden. Det gör att det är varmare på jorden än det skulle vara annars. Därför använder man ordet växthuseffekt när man talar om jordens temperatur. Utan växthuseffekten skulle det vara så kallt att det inte gick att leva på jorden.

Jordens atmosfär fungerar på samma sätt som glaset i ett växthus.

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 75

75

11-02-22 15.19.08

Värme och meteorologi 1

5

10

Meteorologi handlar om vädret. Där är värme ett viktigt begrepp. Temperaturen är en del av vädret men har även att göra med vädret på andra sätt. Här är tre exempel som du redan har läst om: • Temperaturen avgör om nederbörden kommer som regn eller snö.

• Vatten är svårt att värma upp, och när det väl är varmt kallnar det långsamt. Det gör att temperaturen inte ändras så mycket i områden nära havet. Det kallas kustklimat.

Inne i landet är skillnaden mellan sommar och vinter mycket större. Det kallas inlandsklimat.

• Vissa gaser i atmosfären gör det varmare på jorden (växthuseffekten).

Fronter 15

20

Gränsen mellan varm och kall luft kallas front. Om den kalla luften tränger undan den varma är det en kallfront.

Motsatsen kallas varmfront.

Varm luft är ju lättare än kall. Därför hamnar den ovanpå den kalla luften just vid själva fronten. Däruppe kyls den av, och då kondenseras vattenångan till vattendroppar. Därför regnar det ofta vid fronter.

Vindar och havsströmmar Vindar och havsströmmar påverkar temperaturen.

Golfströmmen är ett exempel på det. Den tar med sig värmeenergi från Mexikanska golfen till norra Atlanten.

▲ Så här kan en väderkarta i TV se ut. Väderkartor visar hur vädret är eller hur man tror att det kommer att bli.

▼ Radarbilder visar områden med regn eller snö. Man kan se hur de rör sig över land och hav.

Väderkartor 25

84

Väderkartor visar till exempel temperaturer, fronter och vindar. Informationen kommer från väderstationer.

Sådana finns i hela världen. Moln och nederbörd kan man också få veta mera om tack vare foton från satelliter och observationer med hjälp av radar.

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 84

11-02-22 15.19.10

Moln 1

5

10

15

20

Moln bildas när luft kyls av, så att ånga kondenseras till vattendroppar. Om det är tillräckligt kallt blir det iskristaller i stället, kanske i form av snöflingor. Det finns många olika typer av moln, och de kan finnas olika högt upp. Molnens rörelser visar hur det blåser på den höjd där de finns. Ofta blåser det i olika riktningar på olika höjder. Därför kan det ibland dyka upp moln från ”fel” håll, något som kan överraska till exempel seglare.

Stackmoln Särskilt på sommaren är stackmoln vanliga. Varm luft stiger upp från den solvarma marken. När den når en viss höjd bildas små vita moln med platt undersida. De ser ut som bomullstussar. De ger sällan något regn, och därför kallas de ofta ”vackert-väder-moln”.

Bymoln eller åskmoln När ett stackmoln når en höjd på ungefär en mil hejdas det av ett luftlager som kallas stratosfären. Då blir det platt upptill. Den formen avslöjar att det kan röra sig om ett åskmoln, särskilt om det är varmt och om luften känns fuktig. Ett sådant moln kan innehålla flera hundra tusen ton vatten. Med åskan följer ofta häftiga regn och starka vindbyar.

En dag med fint väder fylls ofta himlen på eftermiddagen av stackmoln. De består av fukt från den uppvärmda marken.

Stackmoln som får växa till sig kan utvecklas till åskmoln. De är mycket höga och är bredare upptill än nedtill.

Fjädermoln Cirrusmoln är tunna moln på mycket hög höjd. De ser ibland ut som trådar eller fjädrar, men de kan också täcka hela himlen. De är så tunna att solen ofta lyser igenom dem.

25

Regnmoln Ett typiskt regnmoln är grått, stort och mycket tjockt. Det kan sträcka sig nästan från marken och upp till flera tusen meters höjd. När himlen är helt täckt av ett sådant moln kan det regna eller snöa en hel dag.

Tunna fjädermoln på hög höjd.

Ibland ser fjädermoln ut som långa trådar med en krok i änden. Då kan man räkna med att det blir regn snart.

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 85

85

11-02-22 15.19.14

Partikelmodellen 1

5

Tänk dig att all materia består av små, små delar. Det kan till exempel vara atomer eller molekyler. Sådana smådelar kallas partiklar. Partiklarna är inte stilla, utan de rör sig på olika sätt.

I fasta ämnen har de bestämda platser, där de sitter och vibrerar. I vätskor och gaser far de omkring och krockar med varandra. De krockar också med partiklar i fasta ämnen som vätskan eller gasen kommer åt. Partiklarnas rörelse ger oss ett nytt sätt att beskriva värme:

Hur kallt kan det bli?

Vad händer om det är så kallt att partiklarna är helt stilla?

Jo, då kan det faktiskt inte bli kallare! Den temperaturen kallas för absoluta nollpunkten och är – 273° C.

Ju häftigare partiklarna rör sig i ett ämne, desto varmare är ämnet.

10

Den här beskrivningen kallas partikelmodellen. Låt oss se hur vi kan använda den. Vi försöker förstå värmeutvidgning och ledning. Vi tittar också närmare på skillnaden mellan fasta ämnen, vätskor och gaser.

Värmeutvidgning 15

När partiklarna vibrerar häftigare behöver de mera plats.

Därför utvidgar sig fasta ämnen och vätskor då de värms.

Bilderna nedan föreställer en liten järnbit. De små bollarna är järnatomer.

20

Varje partikel behöver mer plats när den vibrerar mera. Det är ­därför som järnbiten blir större.

25

86

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 86

11-02-22 15.19.14

Ledning 1

Värme leds ju från en varm del av ett föremål till en kallare del. Det betyder att partiklar som vibrerar i den varma delen gör att partiklar i den kalla delen också börjar röra sig.

I den varmare delen till vänster på bilden vibrerar partiklarna häftigt. De krockar därför med partiklarna i den närmaste omgivningen. Då börjar de också vibrera. På så sätt flyttas värme från vänster till höger i bilden.

gas

Fasta ämnen, vätskor och gaser 5

I fasta ämnen ligger partiklarna tätt intill varandra. Varje partikel har en bestämd plats. Bilderna på förra sidan visar fasta ämnen.

I vätskor ligger partiklarna också tätt intill varandra, men de har inte bestämda platser. De kan alltså röra sig fritt omkring varandra.

10

15

20

I gaser är det däremot mellanrum mellan partiklarna.

De rör sig fritt med hög fart, och det blir många krockar.

Mellan partiklarna är det tomrum. Här betyder ordet tomrum att det verkligen är tomt. Det finns alltså ingen luft mellan partiklarna. Också luft består ju av partiklar!

Titta på bilden till höger! Där kan du se att det fasta ämnet och vätskan tar ungefär lika mycket plats. Då bör de också ha ungefär samma densitet. Det stämmer med verkligheten.

Gasen tar däremot mycket mera plats, trots att den inte innehåller fler partiklar. Då bör den ha en densitet som är mycket mindre. Det stämmer också!

kondensation

stelning

ångbildning

smältning

fast ämne

VÄRME

Fysik_Fokus_Varme_NY.indd 87

87

11-02-22 15.19.14

Fysik Fokus för grundskolans år 7–9

Staffan Sjöberg Börje Ekstig PULS Fysik Fokus är en lättare version av PULS Fysik Grundbok. De båda versionerna kan användas parallellt.

Fokusboken har samma upplägg som grundboken men innehåller inga uppgifter. Allt arbetsmaterial finns i stället som kopieringsunderlag i PULS Fysik Materialbank.

Lärarhandledning finns i PULS Fysik Lärarbok.

PULS är Natur & Kulturs samplanerade läromedel i naturorienterande ämnen samt teknik för hela grundskolan.

Fjärde upplagan av PULS Fysik består av följande komponenter:

Grundbok Elevbok med faktatexter, frågor, praktiska övningar och andra uppgifter.

Fokus En lättare version av grundboken. Här finns inget arbetsmaterial i boken.

Lärarbok Spiralbunden lärarhandledning i elevböckernas format utan kopieringsunderlag.

Materialbank Huvudsakligen kopieringsunderlag med ytterligare arbetsmaterial.

ISBN 978-91-27-42169-1

9 789127 421691

Skolforum_FYSIK_Omslag_2011 o Fokusomslag.indd 4

11-02-23 16.00.47