9789144120300

Fysik Fysik 1 och Fysik 2

Variationsรถvningar

J ร R G E N G U S TA F S S O N

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal, är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access.

Vid utgivning av detta verk som e-bok, är e-boken kopieringsskyddad.

Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare.

Studentlitteratur har både digital och traditionell bok­utgivning. Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 39643 ISBN 978-91-44-12030-0 Upplaga 1:1 © Författaren och Studentlitteratur 2018 studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagsbild: Nasa Printed by Interak, Poland 2018

INNEHÅLL

1 Introduktion 7 Vad är en variationsövning? 8 Exempel på hur en variationsövning kan besvaras 9 Varför ska man använda variationsövningar? 12 Introducera variationsövningar 13 Referenser 13

2 Grunder 15 Storlek 16 Massa 17 Tid 18 Tal 19 Prefix och potens 20 Enhetsomvandling I 21 Enhetsomvandling II 22 Vektorer I 23 Vektorer II 24 Trigonometri I 25 Trigonometri II 26 Längre snöre 27

3 Rörelse och krafter 1 29

Hastighet och acceleration Medelhastighet 30 Momentanhastighet I 31 Momentanhastighet II 32 Förflyttning 33 Avstånd I 34 Avstånd II 35 Hastighet 36

Acceleration och krafter Acceleration I 37 Gravitationskraft 38 Gravitationskrafter 39 Kulacceleration 40 Klossacceleration 41 Normalkraft 42 Kraft mellan två klossar 43 Kraftresultant på kloss 44 Krafter mellan fyra klossar 45 Våg 46 Friktionskraft I 47 Friktionskraft II 48 Kraftresultant I 49 Kraftresultant II 50

Jämvikt och linjär rörelse Identifiera 51 Först ner 52 Acceleration II 53 Hastighet då marken nås 54 Landar först 55 Tid att stanna 56

Rörelse vid mycket höga hastigheter Längdkontraktion 57 Tidsdilatation 58

Rörelsemängd och impuls Förändring av rörelsemängd 59 Gemensam hastighet 60 Impuls 61

Tryck och Arkimedes princip Densitet 62 Lika massa – olika densitet 63 I NNEHÅLL

3

Tryck 64 Kraftresultant 65 Tryck i vätska 66 Vätsketryck 67 Lufttryck 68 Vätskans densitet 69 Lyftkraft 70 Utslag I 71 Utslag II 72 Vattennivå 73

4 Energi 75

Arbete, effekt och verkningsgrad Arbete 76 Effekt 77 Utfört arbete 78 Verkningsgrad I 79 Verkningsgrad II 80

Mekanisk energi Rörelseenergi I 81 Rörelseenergi II 82 Kul bana 83 Högt upp 84 Pyramidenergi 85 Stoppa bilen 86 Hastighet 87 Rörelseenergi III 88 Kul banor I 89 Kul banor II 90 Värme I 91 Värme II 92 Friktionstal 93 Först ner 94

Rörelseenergi och rörelsemängd Storlek på hastighet 95 Rörelseenergins minskning 96

Energi vid mycket höga hastigheter Total energi 97 Massa 98

4

I NN E H Å L L

5 Termodynamik 99

Temperatur, inre energi och värme Tryck 100 Volym 101 Gastemperatur 102

Specifik värmekapacitet och fasomvandlingar Sluttemperatur 103 Vatten i vatten 104 Specifik värmekapacitet 105

Entropi och energikvalitet Entropiökning I 106 Temperatur 107 Entropiökning II 108

6 Väder och klimat 109

Väder och klimat Temperatur 110 Massa 111 Ballongvolym 112 Acceleration 113

7 Elektricitet 115

Laddning Förening 116 Separering 117

Kraft, spänning och elektriska fält Elektrisk kraft I 118 Elektrisk kraft II 119 Acceleration 120 Avstånd 121 Kraftresultant I 122 Kraftresultant II 123 Tredje kulan 124 Inhomogent elektriskt fält 125 Homogent elektriskt fält 126 Acceleration i homogent elektriskt fält 127

Potentiell energi och potential Potentiell elektrisk energi 128 Spänning 129 Arbete 130

Elektriska kretsar Resistans 131 Ström 132 Spänning 133 1 och 2 134 Lyser svagt 135 Effekt 136 Inre resistans 137 Elektromotorisk spänning 138

8 Kärnfysik 139

Bindningsenergi Massdefekt 140 Stabilitet 141

Radioaktivitet Efter sönderfallet 142 Antal neutroner 143 Halveringstid 1 144 Halveringstid 2 145 Massa 146

Kärnreaktioner

Utgångshastighet 157 Tid genom fält 158 Sluthastighet 159

Vridmoment Vridmoment 160 Jämvikt I 161 Jämvikt II 162

Centralrörelse Kulors acceleration 163 Bilar 164 Kraftresultant 165 Kurva 166

Harmonisk rörelse Period 167 Maximal hastighet 168 Harmonisk hastighet 169 Horisontell harmonisk hastighet 170 Total energi 171 Maximal horisontell hastighet 172 Maximal vertikal hastighet 173 Pendelperiod 174 Fjäderperiod 175

10 Vågrörelse 177

Vågor

Q-värde 147 Fusion 148

Utbredningshastighet 178

Strålningens biologiska effekter

Brytningsindex I 179 Tid 180 Brytningsindex II 181 Infallsvinkel 182 Brytningsindex III 183 Brytningsvinkel 184 Infallsvinkel 185 Hastighet 186

Absorberad strålningsenergi 149 Tid 150

9 Rörelse och krafter 2 151

Tvådimensionell rörelse Högt upp 152 Först ner 153 Tid i luften 154 Fart 155 Kastlängd 156

Reflektion och brytning

Interferens, stående vågor och resonans Maximal avvikelse 187 Frekvens 188 Dubbelspalt 189 I NNEHÅLL

5

Stående vågor 190 Grundton 191

Ljudstyrka och dopplereffekt Avstånd 192 Bil 193 Doppler 194

11 Magnetism 195

Elektriska och magnetiska fält Attraktion/repulsion 196 Magnetisk flödestäthet I 197 Magnetisk kraft på ledare 198 Parallella strömförande ledare I 199 Parallella strömförande ledare II 200 Magnetisk kraft på partikel 201 Magnetisk flödestäthet II 202 Centripetalacceleration 203 Massa 204 Magnetisk kraft på elektroner 205 Partikelacceleration 206

Induktion Inducerad ström 207 Inducerad ström i cirkel 208 Inducerad ström i rektangel 209 Strömstyrka 210 Repellerande kraft 211 Generator 212 Växelspänning 213 Transformator 214

12 Elektro­magnetisk strålning 215

Värmestrålning Våglängd 216 Total effekt 217 Temperatur 218 Kubtemperatur 219 Absorberad energi 220

6

I NN E H Å L L

Både våg och partikel Fotonenergi 221 Antal fotoner 222

Fotoelektrisk effekt Rörelseenergi 223 Fotoelektrisk effekt 224 Utträdesarbete 225

Atomens elektronstruktur Absorberad fotons frekvens 226 Emitterad fotons våglängd 227 Väte 228

Både partikel och våg Våglängd 229 Rörelseenergi 230

13 Universum 231

Universum och dess tidiga utveckling Först 232 Störst 233

Uppkomst av galaxer, stjärnor och planeter Stjärnors utveckling 234

Undersökning av universum Parallax 235 Skenbar magnitud 236 Absolut magnitud 237 Magnituddifferens 238 Avstånd 239 Rödförskjutning 240 Himlakropps hastighet 241

14 Svar till övningar 243

1

Introduktion

Denna bok är fylld med övningar vars huvudsyfte är att främja samtal och diskussion kring fysikens storheter och samband. Jag har valt att kalla dem variationsövningar. Liknande övningar har tidigare vanligtvis benämnts rangordningsövningar. Boken har samma upplägg som läroboken Fysik och övningarna är anpassade till gymnasiets kurser Fysik 1 och Fysik 2.

Variationsövningar skiljer sig från traditionella räkneövningar både i sin form och i sin målsättning på följande sätt; I den traditionella fysikövningen ska en storhet beräknas utifrån andra givna storheter. Lösandet följer därmed hela tiden en och samma procedur i fyra steg: 1) Välj passande samband, 2) Bryt ut storheten som ska beräknas, 3) Stoppa in givna värden, 4) Använd miniräknaren till att beräkna den sökta storheten. Dessa övningar tränar sålunda framför allt algebraisk hantering av de använda sambanden, men ger vanligtvis ingen djupare förståelse för fysiken bakom dem.

Variationsövningar behandlar ofta samma situationer som traditionella räkneövningar gör. I variationsövningar ges dock ett antal olika versioner av situationen. Versionerna fås genom att någon eller några, i situationen ingående, storheter varieras. Målet med övningen är att avgöra om, och i så fall hur, de varierade storheterna påverkar den aktuella situationen. Där traditionella övningar ger användaren räknefärdigheter är målsättningen att variationsövningar ska ge en ökad förståelse för den fysik som ligger till grund för räknandet.

Variationsövningar ersätter alltså inte traditionella räkneövningar utan kompletterar dem. Variationsövningar kräver vanligtvis inget räknande. De löses i stället genom att fundera över vad som sker, vilka storheter som påverkar det som sker och hur de påverkar.

Vad är en variationsövning?

Experiment utgör en central del i all naturvetenskap och kan beskrivas som konsten att genomföra en följd av observationer där naturliga förhållanden avsiktligt förändras och kontrolleras på ett sätt som visar det annars inte synliga (Dewey 1925).

Variationsövningars uppbyggnad påminner mycket om experiment. I variationsövningar ges några versioner av en viss situation och målet med övningen är att ordna versionerna utifrån en i situationen ingående storhet, t.ex. acceleration, kraft eller elektrisk fältstyrka.

De olika versionerna fås genom variation av andra, i situationen

8

1 I n t r o d uk t i o n

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

ingående, storheter. Dessa väljs så att de ibland påverkar storheten utifrån vilken ordnandet ska göras, ibland inte. Ett exempel på en möjlig variationsövning är att låta ett antal olika föremål falla fritt och ordna situationerna utifrån tiden det tar för föremålen att falla en viss sträcka. Här skulle föremålens massa vara en storhet som inte påverkar ordnandet, medan föremålets starthastighet gör det. Då ordningen har bestämts skrivs den ned och motiveras.

VARIATIONSÖVNINGARS UPPBYGGNAD

Alla variationsövningar har samma uppbyggnad, vilken kan sammanfattas i följande fyra steg: 1 Situationen beskrivs.

2 Versionerna av situationen presenteras, vanligtvis med figurer.

3 Studenten ordnar versionerna. Mer än en version kan då hamna på samma plats i ordningen. Det kan också inträffa att det inte är möjligt att ordna versionerna på grund av att det saknas nödvändig information.

4 Studenten motiverar den valda ordningen.

Två exempel på variationsövningar och hur de kan besvaras följer nedan.

Exempel på hur en variationsövning kan besvaras Nedan visas två exempel på hur en variationsövning kan besvaras.

I en variationsövning ges några versioner av en viss situation. Din uppgift är att ordna versionerna utifrån en i situationen ingående storhet. Efter att du ordnat versionerna skriver du din motivering till varför du ordnade situationerna på det sätt du gjorde. Om alla versioner av situationen har samma värde på det de ska ordnas utifrån, väljer du det alternativet. Om det inte är möjligt att ordna versionerna på grund av att nödvändig information saknas, väljer du det alternativet.

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

1 I ntr oduk tion

9

samma värde på det de ska ordnas utifrån, väljer du det alternativet. Om det XEMPEL inte är Emöjligt att 1ordna versionerna på grund av att nödvändig information

saknas, väljer du det alternativet.

Exempel 1

Lika material – olika volym

visas Lika Nedan material – fyra olikahomogena volym föremål, alla tillverkade i samma sorts material.

Nedan visas fyra homogena föremål, alla tillverkade i samma sorts material.

Ordna föremålen utifrån deras massa.

Börja den lägsta.

Ordna föremålen utifrån deras massa.

Börja med denmed lägsta.

A

B

C

D

B Lägst ____

Lägst

A ____

B

C ____

A

Alla föremål har samma massa ____

D ____ Högst

C

D

Högst

Alla föremål har samma massa

Föremålen kan intekan ordnas nödvändig information saknas ____ Föremålen inte då ordnas då nödvändig information saknas Kortfattad motivering:

Kortfattad Föremålen harmotivering: olika volymer.

IFöremålen och med att de är tillverkade samma sorts material har de samma densitet. har olika avvolymer.

Föremålet med minst volym har då minst massa, och massan ökar med ökande volym.

I och med att de är tillverkade av samma sorts material har de samma densitet.

Föremålet med minst volym har då minst massa, och massan ökar med ökande volym.

10

1 I n t r o d uk t i o n

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

E XEMPEL 2

Exempel 2

Sträcka Sträcka Sex klossar rör sig utan motstånd med hastigheter angivna i figuren nedan. I

Sex klossar rör sig utan motstånd med hastigheter angivna i figuren figuren Iärfiguren även klossarnas massa angiven. nedan. är även klossarnas massa angiven.

Ordna situationerna utifrån sträckan klossarna förflyttar sig under tiden t:

Ordna situationerna utifrån sträckan klossarna förflyttar sig under längst först. tiden t: längst först.

A

B v

m

v

2m

C

D 2v

m

2v

2m

F

E m

v/2

Längst C, D A, B, F E C, D Längst ____

v

m/2

A, B, F ____

E ____

____

____

Kortast

____

Kortast Alla klossar förflyttar sig samma sträcka Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas Alla klossar förflyttar sig samma sträcka ____

Kortfattad motivering:

Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____

I och med att respektive kloss hastighet är Kortfattad motivering:

konstant under rörelsen och alla klossar rör sig

I och med att respektive kloss hastighet är konstant under rörelsen och alla klossar

under lika lika långlångtidtid är det endast derassom hastighet rör sig under är det endast deras hastighet avgör hur långt de förflyttar sig.

som avgör hur långt de förflyttar sig.

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

1 I ntr oduk tion

11

Varför ska man använda variationsövningar?

Det har, i ett flertal undersökningar, visats att studenter upplever variationsövningar som ett värdefullt komplement till andra undervisningsformer (se t.ex. Redish 2003; Hudgins et al. 2007; Larsson et al. 2011; Andersson 2010). Larsson et al. visade t.ex. att övningarna gav en ökad förståelse för fysikaliska begrepp, förbättrade användarens problemlösningsförmåga samt förmågan att diskutera fysik i fysikaliska termer. De drog slutsatsen att övningarnas största värde är som ett verktyg vid olika typer av studentaktiv undervisning och framhöll övningarnas värde som ett komplement till övriga element, men också att de inte utgör en ersättning.

Det har också visats att övningarna främjar samtal och diskussioner, ett område studenter ofta anger att deras kurser saknar (Andersson 2010), och därigenom ökar möjligheten till förståelse för fysikens storheter och samband. Enligt Maloney (1987) framkommer studenternas verkliga uppfattningar om situationer och inte bara memorerade standardsvar vid användande av variationsövningar.

Dessa kan därmed ge läraren insikt i hur studenterna tänker, vilket i sin tur kan ligga till grund för hur undervisningen genomförs.

Undertecknad använder variationsövningar på Tekniskt Basår och de har också testats på ett antal gymnasieskolor. Detta har gett erfarenheter som ligger i linje med ovan nämnda undersökningar.

Exempel på kommentarer från studenter och lärare: ”Bra initiativ som jag tror kommer att ge bra övning i fysikens teorier och hur de hänger samman!” ”Det funkade bra och var kul!”

Före helklassdiskussion kring några variationsövningar: ”För mig gav det inte så mycket, men då är det oftast mattedelen jag har problem med.” Samma student efter diskussionen: ”Ok, jag behöver nog ta tillbaka mitt första uttalande. Behöver visst nöta det här.” ”Tycker att det är ett jättebra sätt för att åka förståelsen för fysik, det jag har upplevt vara det svåraste att lära mig. Tycker att vi borde ha fler sådana övningar!”

12

1 I n t r o d uk t i o n

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

Introducera variationsövningar Det är viktigt att variationsövningar ges en grundlig introduktion första gången studenterna kommer i kontakt med dem eftersom de vanligtvis inte stött på denna typ av övningar tidigare. Introduktionen bör omfatta både en pedagogisk motivering till övningsformen och även praktisk träning i hur man arbetar med denna typ av övningar.

I den pedagogiska motiveringen är det bra att framhålla att samtal och diskussion kring fysikens storheter och samband står i fokus för övningarna och att de utgör ett komplement till traditionella övningar.

I den praktiska träningen är det lämpligt att visa upp exempel på variationsövningar och diskutera hur man kan arbeta med dem.

Här bör det centrala i den kortfattade motiveringen framhållas, dvs. vikten av att man förklarar hur man kommit fram till sitt svar. Det är vanligtvis just i motiveringen som studentens förståelse för de i situationen relevanta storheterna och sambanden framkommer.

Jönköping i januari 2018 Jörgen Gustafsson

Referenser Andersson, S., Andersson Chronholm, J., Elmgren, M. & Larsson, J. (2010).

Fokusera på kritiska aspekter med rangordningsövningar, Workshop under NU2010-dialog för lärande, Stockholm, 13–15 oktober.

Dewey, J. (1925). Experience and nature, Chicago: Open Court.

Hudgins, D. W., Prather, E. E., Grayson, D. J. & Smits, D. P. (2007).

Effectiveness of collaborative ranking tasks on student understanding of key astronomy concepts. The astronomy education review, 1(5): 1–22.

Larsson, J., Andersson Chronholm, J., Elmgren, M. & Andersson, S. (2011).

Arbeta med rangordningsövningar. Högre utbildning, 1(1): 57–64.

Maloney, D. P. (1987). Ranking tasks; a new type of test item, Journal of college science teaching, 16(6): 510.

Redish, E. F. (2003). Teaching physics with the physics suite, kapitel 4, Wiley.

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

1 I ntr oduk tion

13

Gravitationskrafter 3 Rörelse och krafter 1 - granskat.docx, sida 11 av 45, 2018-02-19 09:20:00 En kula med massan m är placerad i mitten av en kvadrat. Andra kulor placeras på fyra olika sätt på kvadratens omkrets.

Gravitationskrafter Gravitationskrafter

Ordna situationerna utifrån storleken på den resulterande kraften på kulan

En med massan är i mitten av enavkvadrat.

Andra kulor med massan m.

Börjammed den minsta.

Enkula kula med massan m placerad är placerad i mitten en kvadrat.

Andra kulor olika sätt på kvadratens omkrets. placeras på fyraplaceras olika sättpåpåfyra kvadratens omkrets.

2m

2m

Ordnasituationerna situationerna utifrån storleken på den resulterande kraften på kulan Ordna utifrån 3m storleken på den resulterande kraften 2m B A med massan m. Börja med minsta. på kulan med massan m.den Börja med den minsta.

5m

3m

2mm A

5m 3m m

3m

2m m

4m

3m

4m 2m

B

3m 5m m 2m

2m 4m

4m

5m

3m

2m

3m

4m

2m

3m

2m

6m

2m D

C

5m

3m 4m

2mm 3m

C

5m 3m 3m

m

2m 2m

m 5m 4m

4m 6m

D

3m 5m m

6m 2m

2m 4m 3m

5m

Minst

Minst3m____5m

4m ____

____

6m

____ Störst

2m Störst

Alla kraftresultanter är lika stora Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas

Alla kraftresultanter är lika stora ____

Minst ____ kan ____ ____ Störst saknas ____ Situationerna inte ordnas ____ då nödvändig information

Kortfattad motivering:

Alla kraftresultanter är lika stora ____ Kortfattad motivering: Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____ Kortfattad motivering:

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

3 R örel se och kraf ter 1

39

3 Rörelse och krafter 1 - granskat.docx, sida 28 av 45, 2018-02-19 09:20:00

Tidattatt stanna Tid stanna Du i väg sexsex klossar på ett underlag.

I figurerna nedan är Duputtar puttar i väg klossar på horisontellt ett horisontellt underlag.

I figurerna

angivet och deras hastigheter justhastigheter efter att du puttat klart. nedanklossarnas är angivetmassor klossarnas massor och deras just efter att

du puttat klart.

Friktionstalet mellanärkloss ochi alla underlag är samma i Friktionstalet mellan kloss och underlag samma sex situationer. alla sexsituationerna situationer. utifrån tiden det tar för klossarna att stanna, längst Ordna

först.

Ordna situationerna utifrån tiden det tar för klossarna att stanna,

längst först.

A m

B v

2v

2m

D 2m

C

F

E v

Längst Längst ____ Kortast

3v

3m

2v

m

____

____

3v

m

____

____

____ Kortast

Alla situationer tar samma tid

samma tid ____ Alla situationer tar Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____

Kortfattad motivering:

Kortfattad motivering:

56

3 R ö r els e o c h kr a ft er 1

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

Termodynamik -- granskat.docx, granskat.docx, sida sida 7 7 av av 10, 10, 2018-02-19 2018-02-19 09:19:00 09:19:00 555 Termodynamik 5 Termodynamik Termodynamik -- granskat.docx, granskat.docx, sida sida 7 7 av av 10, 10, 2018-02-19 2018-02-19 09:19:00 09:19:00

Specifik Specifikvärmekapacitet värmekapacitet Specifik värmekapacitet Specifik värmekapacitet Specifik värmekapacitet

Fyra identiska behållare innehåller innehåller 1 1 liter liter vatten vatten med med temperaturen temperaturen 20 20 ºC. ºC. Fyra Fyraidentiska identiskabehållare behållare innehåller 1 liter vatten temperaturen Fyra identiska behållare innehåller 1 vatten med temperaturen 20 Fyra identiska behållare innehåller 1 liter liter vatten medmed temperaturen 20 ºC. ºC. Ovanför behållarna hänger en enhänger metallkloss med temperatur temperatur 100 ºC och och massa massa Ovanför behållarna hänger metallkloss med ºC 20 °C. Ovanför behållarna en metallkloss med100 temperatur Ovanför behållarna hänger en metallkloss med temperatur 100 ºC och Ovanför behållarna hänger en metallkloss med temperatur 100 ºC och massa massa 100 °Cfigurer och massa figurer nedan till vänster. släpps enligt figurer nedanenligt till vänster. vänster.

Klossarna släpps sedanKlossarna ned ii vattnet, vattnet, se enligt nedan till Klossarna släpps sedan ned se enligt figurer nedan till vänster.

Klossarna släpps sedan ned i vattnet, se enligt figurer nedan till vänster. Klossarna släpps sedan ned i vattnet, se sedan ned i vattnet, se Efter figurer nedan tillkloss höger.

Efter ensamma stund har figurer en och figurer nedan nedan till till höger. höger. Efter en stund stund har har kloss och vatten vatten samma figurer nedan till höger.

Efter en stund har kloss och vatten samma figurer nedan till höger.

Efter en stund har kloss och vatten samma kloss och vatten samma temperatur, angiven vid den högra figuren. temperatur, temperatur, angiven angiven vid vid den den högra högra figuren. figuren. temperatur, temperatur, angiven angiven vid vid den den högra högra figuren. figuren.

Ordna situationerna utifrån metallklossarnas specifika värmeOrdna situationerna utifrån metallklossarnas specifika värmekapacitet; Ordna situationerna utifrån metallklossarnas Ordna situationerna situationerna utifrån utifrån metallklossarnas metallklossarnas specifika specifika värmekapacitet; värmekapacitet; Ordna specifika värmekapacitet; kapacitet; lägst först.

Inget värmeutbyte sker med behållare och/ lägst först. Inget värmeutbyte sker med behållare och/eller omgivning. lägst lägst först. först. Inget Inget värmeutbyte värmeutbyte sker sker med med behållare behållare och/eller och/eller omgivning. omgivning. lägst Inget värmeutbyte sker med behållare och/eller omgivning. eller först. omgivning.

A A A A

B B B B

C C C C

D D D D

Lägst ____ Lägst Lägst ____ ____ Lägst ____

Lägst

1 kg kg 1 1 1 kg kg T = 30 ºC T T= = 30 30 ºC ºC T = 30 ºC 1 kg 1 1 kg kg 1 kg T = 25 ºC T T= = 25 25 ºC ºC T = 25 ºC 2 kg 2 2 kg kg 2 kg T = 25 ºC T T= = 25 25 ºC ºC T = 25 ºC 1 kg 1 1 kg kg 1 kg T = 40 ºC T T= = 40 40 ºC ºC T = 40 ºC

____ ____ ____ ____

____ ____ ____ ____

____ Högst ____ ____ Högst Högst ____ Högst

Alla Alla metaller metaller har har samma samma specifika specifika värmekapacitet värmekapacitet ____ ____ Alla Alla metaller metaller har har samma samma specifika specifika värmekapacitet värmekapacitet ____ ____

Högst

Alla metaller har samma specifika värmekapacitet

Metallerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____ Metallerna ordnas då information saknas ____ Metallerna kan inte ordnas då nödvändig nödvändig information saknassaknas ____ Metallernakan kaninte inte ordnas då nödvändig information Metallerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____ Kortfattad Kortfattad motivering: motivering: Kortfattad Kortfattadmotivering: motivering: Kortfattad motivering:

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

5 Termodynamik

105

7 Elektricitet - granskat.docx, sida 18 av 24, 2018-02-19 09:19:00

Ström

Ström

Fyra identiska resistorer är kopplade till en spänningskälla, se figur nedan

Fyra identiska resistorer kopplade spänningskälla, se figur Ordna resistorerna utifrånär storleken på till denen ström som flyter genom dem. nedan Börja med den lägsta.

Ordna resistorerna utifrån storleken på den ström som flyter genom dem. Börja med den lägsta. +

U

– C

A

D

B

Lägst

Störst

Alla resistorer har samma ström

Lägst ____ kan ____ ____ ____ information ____ Störst Resistorerna inte ordnas då nödvändig saknas Alla resistorermotivering: har samma ström ____ Kortfattad Resistorerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____ Kortfattad motivering:

132

7 E lek t r i c i t e t

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

09 Rörelse och krafter 2 - granskat.docx, sida 7 av 26, 2018-03-14 13:34:00

Utgångshastighet

Utgångshastighet Fyra likadana pilar skjuts horisontellt mot måltavlor. I figurerna nedan anges sträckanpilar pilarna färdas horisontelltmot ochmåltavlor. vertikalt innan de fastnar på Fyra likadana skjuts horisontellt I figurerna måltavlan. nedan anges sträckan pilarna färdas horisontellt och vertikalt innan de fastnar på måltavlan.

Ordna situationerna utifrån pilarnas utgångshastighet; lägst först.

Ordna situationerna utifrån pilarnas utgångshastighet; lägst först.

A

B

y

y

x

2x

C

D

2y

2y

x

Lägst Lägst ____

2x

____

____

____ Högst

Högst

Alla utgångshastighet____ Allapilar pilarhar har samma samma utgångshastighet Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____

Kortfattad motivering: Kortfattad motivering:

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

9 R örel se och kraf ter 2

157

11 Magnetism - granskat.docx, sida 8 av 20, 2018-02-19 09:17:00

Magnetisk flödestäthet II Sex stycken laddade partiklar rör sig genom ett område inom vilket det finns ett homogent magnetiskt fält, se figurer nedan. Magnetfälten går antingen rakt in i eller rakt ut ur papperet. Alla partiklar har samma massa och samma fart då de åker in i området. Deras väg genom området visas i figurerna.

En flödestäthet riktad in i papperet ses här som negativ, och en flödestäthet riktad ut ur papperet är positiv. En positiv flödestäthet är här större än en negativ flödestäthet (−5 T < −3 T < 3T < 5 T). Sortera situationerna utifrån styrkan hos den magnetiska flödestätheten inom området. Börja med den minsta.

A

B

C

-Q

-Q D

+Q

E

F

+Q

+Q

Minst ____

Minst Störst

____

____

____

-Q

____

____

Störst

Alla ärlika likastora stora____ Allaflödestätheter flödestätheter är Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas Situationerna kan inte ordnas då nödvändig information saknas ____

Kortfattad motivering: Kortfattad motivering:

202

11 Mag ne t i s m

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

11 Magnetism - granskat.docx, sida 16 av 20, 2018-02-19 09:17:00

Strömstyrka Strömstyrka

Nedan en lång långrak rakledare ledarebefinner befinner Nedanvisas visassex sexsituationer situationer ii vilka vilka en sigsig nära en nära en ring av koppar. Strömmen i ledarna ändras med ett konstant ring av koppar. Strömmen i ledarna ändras med ett konstant tempo. tempo. Startströmmen, slutströmmen och tiden att ändra strömmen Startströmmen, slutströmmen och tiden att ändra strömmen mellan dessa mellan dessa värden är alla givna i anslutning till varje figur. Alla värden är allaärgivna i anslutning till varje figur.

Alla kopparringar kopparringar identiska, och avståndet mellan ledare och ringärär identiska, ochsituation. avståndet mellan ledare och ring är samma i varje situation. samma i varje En ström flyter moturs härsom somnegativ negativoch ochen en ström ström som En ström somsom flyter moturs sesses här somflyter medurs är positiv.

En positiv ström ström är här större en negativ Ordna flyter medurs är positiv.

En positiv är häränstörre än enström. negativ ström.

Ordna situationerna utifrån på den i ringen inducesituationerna utifrån storleken på denstorleken i ringen inducerade strömmen;störst rade strömmen; störst först. först.

B

A

Istart = 12 A Islut = 3 A ∆t = 3 ms

Istart = 3 A Islut = 12 A ∆t = 3 ms

D

Istart = 3 A Islut = 15 A ∆t = 4 ms

E

Istart = 15 A Islut = 3 A ∆t = 3 ms

F

Istart = 0 A Islut = 15 A ∆t = 5 ms

Istart = 15 A Islut = 3 A ∆t = 2 ms

Största ____

Största

C

____

____

Alla strömmar är lika stora ____

____

____

____ Minst

Minst

Alla strömmar är lika stora Situationernakan kaninte inte ordnas ordnas då saknas ____ Situationerna dånödvändig nödvändiginformation information saknas Kortfattad motivering:

Kortfattad motivering:

210

11 Mag ne t i s m

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

Antal fotoner Det skapas sex pulser med olika elektromagnetisk strålning.

Alla pulserna innehåller samma totala mängd energi.

Ordna pulserna utifrån antalet fotoner i dem. Börja med den med flest fotoner.

A B C

rött ljus blått ljus γ

Flest

D E F

röntgen AM-radio FM-radio

Minst

Alla pulser innehåller lika många fotoner Pulserna kan inte ordnas då nödvändig information saknas Kortfattad motivering:

222

12 E lek t r o­mag ne t is k s t rålnin g

© F ö r f a t t a r en o c h S t u d en t li t t e r a t u r

Jörgen Gustafsson är doktor i experimentell fysik och arbetar som universitetslektor i fysik vid Tekniska Högskolan i Jönköping och är där ansvarig för Tekniskt basår på distans och för kursen Fysik inom programmet. Jörgen har tidigare ansvarat för och undervisat på basåret vid Högskolan i Kalmar (nuvarande Linnéuniversitetet) och vid Umeå Universitet. Jörgen har tidigare skrivit den av Studentlitteratur utgivna läroboken Fysik – Fysik 1 och Fysik 2.

Fysik

Fysik 1 och Fysik 2 – Variationsövningar Boken innehåller övningar vars huvudsyfte är att främja samtal och diskussion kring fysikens storheter och samband. Målsättningen med övningarna är att de ska ge en ökad förståelse för den fysik som ligger till grund för räknande och på så sätt komplettera traditionella övningar som fokuserar på räknefärdigheter. Övningarna i boken kräver vanligtvis inget räknande. Svaren finner man istället genom att reflektera över vad som sker – vilka storheter som påverkar det som sker och hur de påverkar.

Bokens innehåll är helt anpassat till gymnasiets kurser Fysik 1 och Fysik 2 men kan också användas på såväl Komvux som på basår och kurser på högskolenivå med ett innehåll motsvarande Fysik 1 och Fysik 2.

Art.nr 39643

studentlitteratur.se