Instuderingsfrågor Fysik Flashcards
Kraft och Energi
Vilka enheter som används till olika saker? spänning, ström, kraft, energi, resistans.
Spänning: Volt (V)
Ström: Ampere (A)
Kraft: Newton (N)
Energi: Joule (J)
Resistans: Ohm (Ω)
Ge exempel på hävstänger i verkligheten; det man vinner i kraft förlorar man i väg?
Hävstänger är enkla maskiner, och deras mening är att förenkla processen att lyfta eller flytta tunga saker. Då följer de mekanikens gyllene regel “Det man vinner i kraft, förlorar man i väg”, således att om man förbrukar mindre kraft för att lyfta eller flytta tunga saker, bör man flytta det en längre sträcka. Några exempel på hävstänger i verkligheten är gungbrädan, saxen och flasköppnare.
Gungbrädan; gungbrädan fungerar som en första klassens hävstång där vridpunkten eller stödpunkten är mellan kraften och lasten, dvs en/två personer. När en person sitter längre ut från vridpunkten, förbrukar de en mindre kraft, alltså deras momentum ökar, vilket innebär att en mindre kraft krävs för att lyfta en tyngre person som sitter närmare vridpunkten. Det beror på att avståndet från stödpunkten, ökar hävarmen, vilket resulterar att du kan vinna i kraft. Men för att kunna lufta den andra personen måste du röra dig längre ned, således att det man vinner i kraft förlorar man i väg.
Ett annat exempel på en hävstång är en sax. En sax fungerar likadant som en dubbelhävarv, där båda sidorna om gångjärnet har samma funktion som hävstänger. När du klipper exempelvis papper förbrukar du kraft nära handtaget, vilket är nära vridpunkten (gångjärnet). Bladen, som befinner sig länge bort från stödpunkten, rör sig en längre sträcka, men större kraft förbrukas. Detta leder till att du kan klippa igenom material med mindre ansträngning. Således att, ju längre ut bladen är från stödpunkten, desto lättare är det att klippa, men då resulterar det i att bladen måste röra sig en längre väg.
Omvandla 1200 watt till kilowatt, kilo=tusen.
1200 watt skulle vara 1,2 kWh per timme.
En individ lyfter en väska från golvet, om väskan väger 25 kg och du lyfter den två meter, hur mycket blir det i newtonmeter?
25 kg= 250 x 2=500 Newtonmeter. Arbete= Kraft x Sträcka.
Du har två lampor med olika watt. Du ska säga vilken lampa som har mest watt. Watt= Effekt. Om en lampa har 40 watt, en annan har 70 watt, vilken lampa har mest effekt. Motivera.
Effekt är ett mått på energiomsättning per tidsenhet. Jag tycker att lampan på 70 watt omvandlar mer energi per sekund då den har större förmåga att producera ljus och värme på kortare tid än lampan på 40 watt. Vi kan också jämföra med hjälp av formeln för effekt P=U*I (U= spänning och I= strömmen). Utifrån detta kan vi se att en högre effekt innebär att strömmen eller spänningen måste vara större i lampan med högre watt, vilket i detta fall är lampan med 70 watt. Större strömning eller spänning resulterar i större energiförbrukning och högre ljusstyrka, ifall att det mesta av energin omvandlas till ljus.
Två kompisar, Viktor och Emilia, går upp för trappor. Så här säger de här båda när de kommit upp; V= Jag utförde ett större arbete när vi gick upp E= Min effekt var större. Ta ställning till vad båda säger. Kan de båda ha rätt eller någon absolut fel? Förklara hur du tänker. Du måste ge exempel på arbete och på effekt.
Arbete är produkten av den kraft som behövs för att övervinna gravitationen och den sträcka man rör sig i kraftens riktning. Om det är så att Viktor väger mer än Emilia, kommer naturligtvis den kraft han måste använda (tyngdkraften F= m*g) vara större. Med tanke på att Viktor och Emilia går i samma sträcka, kommer den som väger mer utföra mer arbete. Således kan Viktor kan ha rätt när han påstår att han utförde ett större arbete, om hans massa är större än Emilias. Effekt definieras som det arbete som utförs per tidsenhet. Effekt beror både på mängden arbete och hur snabbt det utförs. Så trots än att Emilie har utfört mindre arbete, kan det visa sig att hon har haft en större effekt ifall hon utförde arbetet på kortare tid. Om Emilia gick upp för trapporna snabbare än Viktor, kan hennes effekt vara större, trots än att hon utförde mindre arbete. Slutsatsen är att båda kan ha rätt. Viktor kan ha utfört mer arbete ifall hans massa är större, eftersom tyngdkraften han måste övervinna är proportionell mot hans vikt. Därmed är arbetet större för viktor ifall båda gick lika långt upp för trappan. Emilia kan också ha rätt ifall hon gick upp för trappan snabbare. Ifall hennes massa är mindre än viktors vilket leder till att hennes arbete var mindre, kan hon ha utfört arbetet på kortare tid, vilket resulterar i att hennes effekt var större.
Ett barn sparkar en fotboll upp i luften och sen ramlar bollen ner. Bollen väger 2 kg och den kommer upp 20M. Du ska beskriva hur bollens energi förändras från att man sparkar den tills den ramlar ner igen.
När barnet sparkar upp bollen, omvandlas den kemiksa energi från barnets kropp till rörelseenergi. Därutöver, när bollen stiger uppåt omvandlas rörelseenergin till lägesenergi successivt på grund av gravitationen. Vid bollens högsta punkt, alltså 20 m är all rörelseenergi omvandlad till lägesenergi. När bollen faller ner tillbaks så omvandlas lägesenergin återigen till rörelseenergi. Vid marken så har all lägesenergi omvandlats tillbaks till rörelseenergi, och bollen når sin högsta hastighet precis innan den slår i marken. Totalt sett förblir bollens mekaniska energi (alltså summan av rörelse- och lägesenergi) konstant under hela processen.
En lampa är kopplad till spänningen 60 volt. Strömmen är 0,5 A. Räkna lampans resistans och effekt. R= U/I. Räkna också hur mycket energi lampan förbrukar per minut.
Först måste vi beräkna resistansen. Resistansen R beräknas med hjälp av Ohms lag: R=U/I. R= resistans (i ohm), U= spänning ( i volt, I= är strömmen ( i ampere. U=60 V I=0,5A. Därför blir resistansen R= 60V/O,5A= 120 ohm. således är lampans resistans 120 ohm. Därutöver måste vi beräkna effekten. Effekten P beräknas med formeln: P=UI. P= effekt (i watt), U= spänningen (i volt), I= strömmen (i ampere). U=60 V och I=0,5 A får vi att P=60V0,5A= 30 W. Lampans effekt är alltså 30 Watt. Tillslut beräknar vi hur mycket energi lampan förbrukar per minut. Energi beräknas med formeln: E= Pt. E= energi (i joule), P= effekt (i watt), T= tiden (i sekunder). En minut= 60 sek, så t= 60s och P=30 w. därmed blir energiförbrukningen; E=30W60s=1800J.
Två människor sitter på en gungbräda, A= 40kg, E= 30kg. Hur många meter från mitten ska de sitta för att det ska bli jämvikt. Gungbrädan; 12 meter. A= 400N E= 300N. 400* x = 1200 Nm. X= 3.
A= 400N E= 300N. 400* x = 1200 Nm. X= 3.
Lika stort arbete utförs vare sig tunnan rullas eller lyfts upp.
Ge exempel på ett experiment man kan utföra på labb-lektionen som visar detta.
ett exempel på ett experiment man kan utföra utomhus exempelvis på ett skolgård är att man använder sig av en låda och försöker lyfta upp den på exempelvis en bänk. Man ska utföra två olika arbeten för att förstå meningen av mekanikens gyllene regel. Det första arbetet är att lyfta upp en låda på en bänk utan hjälp. Därutöver ska man mäta höjden på bänken och man kan dessutom kolla lådans massa efter man lagt upp den på bänken. Efteråt ska man utföra samma arbete, fast med hjälp av en lutande plan. Man tar en bräda och lägger den mellan marken och bänkens höjd. Istället för att förbruka så mycket kraft som när man lyfter lådan utan lutning, kan man minska förbrukningen av kraft genom att putta upp lådan för brädan, dock blir det en längre väg. Bänkens höjd och lådans massa är detsamma som innan, dock förbrukar man mindre kraft
Vad är mekanikens gyllene regel?
Mekanikens gyllene regel är en grundprincip i mekanik som förklarar hur enkla maskiner fungerar. Den säger att för att utföra samma mängd arbete (definierat som kraft multiplicerat med sträcka, (W=F⋅s), kan man minska den nödvändiga kraften genom att öka sträckan över vilken denna kraft verkar. Detta beror på att arbetet, i frånvaro av förluster som friktion, alltid är konstant oavsett vilken mekanism man använder.
Ett exempel är en lutande plan: Om du vill lyfta ett föremål till en viss höjd rakt upp, krävs en stor kraft. Men om du rullar föremålet upp längs en längre lutning, krävs en mindre kraft, men du måste gå en längre väg. Det totala arbetet som utförs är dock detsamma.
