Uppgift 4, sid 52

När en motorcykel åker genom en kurva med hög fart måste motorcykeln luta inåt kurvan. Varför är det så? Vilka krafter verkar på motorcykeln i kurvan?

Newton har lärt oss att en kropp som inte påverkas av några krafter kommer att fortsätta med konstant fart och kurs. Är den i rörelse fortsätter den rakt fram.
Står den still kommer den att förbli stillastående. Påverkas den däremot av någon kraft kommer den att ändra riktning och/eller fart.
Tänk dig en motorcykel i fart, sedd rakt bakifrån. När motorcykeln är upprest är kontaktpunkterna mot underlaget rakt under tyngdpunkten. Detta innebär att tyngdkraften pekar rakt ner genom kontaktpunkterna och motkraften från underlaget pekar rakt uppåt genom tyngdpunkten. Motorcykeln är då i balans.
När motorcykeln lutar, till exempel till vänster, är tyngdpunkt och kontaktpunkt inte längre rakt över varandra. Tyngdkraften och motkraften från underlaget pekar fortfarande rakt ner respektive upp, men förbi varandra, förskjutna i sidled.
Om de inte hade funnits en påverkade kraft i motsatt riktning skulle motorcykeln ha fallit till marken.
Men som tidigare förklarats, innebär även lutningen att motorcykeln svänger. När motorcykeln svänger, ändrar kurs, exempelvis till höger, finns det enligt Newton en kraft riktade till höger. Denna sidokrafts angreppspunkt ligger i däckens kontaktyta mot underlaget och eftersom dessa är längre ner än tyngdpunkten påverkar de motorcykeln att tippa åt vänster (som innebär att den rätar upp sig).
När sidokraften försöker tippa motorcykeln åt vänster och tyngdkraften försöker tippa motorcykeln åt höger, tar dom ut varandra och motorcykeln är i balans.
(se figur)

Krafter vid sväng. När sidokraften försökertippa motorcykeln åt vänster och tyngdkraften åt
höger, tar de ut varandra och motorcykeln är i
balans.  

Grön pil A: Tyngdkraft
Grön pil B: Motkraft från underlaget

Röd pil C: Sidokraft som angriper i däckens kontaktyta
mot underlaget.
Röd pil D: "Centrifugalkraft", en upplevd kraft till följd av
sidoaccelerationen i svängen.

Blå pil E: Summan av krafterna, lika med balans.   

 

Magnetism

Undra om vi kan få bygga en likadan magnet på fysiken??????? 

Uppgift 2, sid 52

Min uppgift är nr 2 på sida 52, Boken Impuls 2. Jag skall förklara varför det känns som en kraft vill trycka ut oss när en bil svänger hastigt till vänster. Samt visa vilka krafter som påverkar bilen och dig. 

F(1) = kraftens om får bilen att röra sig framåt. F(2) Friktionen som bromsar bilen.

 

När du åker rakt fram på en väg vill du och bilens massa i den riktningen = rakt fram.

 Om bilen svänger till vänster vill din massa fortsätta rakt fram, som pilen i bild 1. Vilket ger känslan av att du trycks ut ur bilden, ut mot bilden höger dörr. Eftersom bilens ”ram” har för flyttat sig från ursprungs riktningen.

Den egentliga kraften som påverkar dig är Fc. Fc verkar mot mitten av kurvan.

 

Normal = Normalkraften. mg= tyngdkraften.

De andra krafterna som på verkar dig är Normal kraften och tyngd kraften. Vilka är de krafter som gör att du inte flyger upp i luften eller brakar igenom asfalten.

Martina Hellsten

 

Uppgift 5 sid 52.

Vi har ju sett hur astronauterna som färdas i ett rymdskepp runt jorden, kan sväva fritt i rymdskeppet. Är de viktlösa? Är de tyngdlösa? Hur kommer det sig att de kan sväva fritt?

Ok, ja man får alltså tänka sig rymdskeppet, och att det är i omlopp runt jorden, vad är det egentligen som händer? De är ju inte så långt ut i rymden så gravitationen mot jordens mitt borde vara tämligen oförändrad (med lite marginaler förstås). Så varför åker de inte genast tillbaka in mot jorden kan man fråga sig?

Det som egentligen händer är att de hela tiden befinner sig i ett fall, men hastigheten är så hög så man hamnar i omlopp istället för att direkt åka in mot mitten. Enligt allmänna relativitetsteorin följer kroppar 'raka sträckor' men i ett krökt rum. Att man inte direkt märker att man faller beror på att man befinner sig i en farkost som har samma fart. Egentligen kan man heller inte märka skillnad på om man hela tiden faller, eller om det är extremt lite gravitation som verkar på en.

Det enda sättet att det kan vara minimal gravitation, är att man inte är nära någon annan kropp som kan utöva gravitationen på en själv, eller snarare att det inte är två massor som dras mot varandra. Vilket vi vet inte är fallet här.

Detta är mina slutsatser, dock såklart öppet för diskussion:): Vad gäller deras viktlöshet så kommer deras massa alltid vara densamma vart de än är, dock kommer en våg i nämnda läge att visa noll, ungefär som när man åker i en hiss som är i fritt fall. Vad gäller tyngdlösheten så kan de själva inte avgöra huruvida de är tyngdlösa eller ej pga. att de befinner sig i acceleration mot jorden. Vi som tittar på vet ju hur gravitationen påverkar dem och kan således räkna ut att de inte är tyngdlösa.

Jag bifogar en länk till Khan Academy, han förklarar mycket bättre än vad jag gör. Håll till godo.
http://www.khanacademy.org/science/physics/newton-gravitation/gravity-newtonian/v/gravity-for-astronauts-in-orbit

Viktoria Turesson

Uppgift 7, sida 52.

Uppgift 7)

Om vi börjar i läget precis när vi släppt äpplet. Vilka krafter kommer att påverka äpplet?

Eftersom vi från start har en fart som går helt i x led, så ritar jag ut den först och jag benämner den med V1.
V1 är det är samma som bilens hastighet i färdriktningen.
I nästa steg lägger jag även till den hastighets vektor när vi kastar äpplet. Den går snett fram och uppåt se bild, V2.
Detta gör att det bör bli en resulterande hastighets vektor, Vres, i förhållande till luften. Vres är summan av de två hastigheterna V1 och V2.

Eftersom äpplets hastighet går igenom luft så blir den utsatt för ett luftmotstånd som går rakt emot vår resulterande hastighetsvektor Vres. Denna benämns som L.

Det finns även en annan kraft som påverkar äpplet och det är tyngdkraften, Fg, som verkar rakt nedåt från äpplet.
Även här får vi en resulterande kraft Fres , summan av Fg och L,  på äpplet och det är den som visar vilken riktning accelerationen får.

Fres anger accelerationen hos äpplet omedelbart efter kastet. Accelerationen går nedåt bakåt(mot bilen) Så träffar den bilen?
Ja, risken finns.  Jag tror att den träffar.
Klart man kan diskutera modell av bil osv.  Vad tror ni??

Varför skruvar sig en boll!

Uppgift 9 sid 52.

Detta fenomen går under beteckningen Magnus-effekten. Namnet har inget med någon fotbollsspelare att göra, utan kommer från den tyske kemisten och fysikern Gustav Magnus som levde 1802-1870.

Magnus-effekten innebär att när en kropp i form av en sfär eller en cylinder roterar i en gas eller vätska och samtidigt rör sig i relation till gasen/vätskan, skapas en kraft som är riktad åt sidan. Om man till exempel skjuter ett skruvat skott skapas runt bollen ett skikt av luft som följer med i dess rotation. Detta luftskikt växelverkar med fartvinden och resultatet blir tryckförändringar.

Låt oss ta ett skott med höger ytter­sida som exempel. Vid ett sådant skott roterar vänstersidan av bollen i samma riktning som bollen rör sig. Luftskiktet på denna sida strömmar åt samma håll och motverkar då fartvinden, som ju strömmar åt motsatt håll sett utifrån bollens synvinkel. På högersidan av bollen rör sig luftskiktet däremot i samma riktning som fartvinden och ökar istället på luftströmmen. Trycket ökar på den sida där hastigheten på luften blir lägre (vänster) och minskar där hastigheten blir högre (höger). Bollen trycks då åt det håll där trycket är lägst och resultatet blir en skruvad bana åt höger.

insåg precis att bilden inte stämmer med texten? Bilden visar en boll som skruvar sig så att den flyger längre.

Luftens strömning runt en gropig yta både ökar lyftkraften och minskar luftmotståndet

Luften på ytan av bollen rör sig med bollens hastighet medan luften utanför det så kallade gränsskiktet, som bara är någon tiondels millimeter tjockt, inte påverkas. De små groparna på ytan gör nu att strömningen i gränsskiktet blir turbulent. Det skapas då många små virvlar som gör att luftströmmen kan följa bollens yta litet längre på baksidan än annars. Man kan säga att groparna gör bollen mer strömlinjeformad än vad den egentligen är. Rätt utformade gropar kan minska luftmotståndet med ungefär hälften jämfört med en slät boll.

Undra hur många duktiga idrottare som vet all fysik som ligger bakom den sport som de håller på med?

Uppgift 8 sid. 52

Uppgiften är alltså att reda ut i vilket av fallen som “belastningen på linan” är som störst (se bilden på s52 i läroboken). Om vi översätter “belastning” till fysikspråk så måste det ju vara spännkraften i linan. I den bifogade bildserien har jag ritat ut hur krafter verkar på momentarmar (obs att kraftpilarnas längd inte ger någon som helst antydan om krafternas storlek i någon av bilderna) och ger upphov till vridmoment som vill vrida flaggstången åt olika håll. I den första bilden har jag ritat ut de krafter som ger upphov till vridmomenten, nämligen spännkraften (som verkar moturs) och tyngdkraften (som verkar medurs). Därefter har jag endast ritat ut spännkraften, och dess momentarm, resten utesluter jag, eftersom jag förutsätter att vridmomentet medurs inte förändras då linan flyttas. Tyngdkraften förändras ju inte, och momentarmen Lg är lika stor, eftersom vinkeln mellan stången och väggen inte ändras. Kraften och momentarmen finns alltså kvar, jag struntar bara i att rita ut dem igen.

Nåväl, det grundvillkor som måste antas är, att eftersom systemet befinner sig i vila, så måste jämvikt råda mellan de båda vridmomenten. Det innebär, att eftersom vridmomentet medurs är konstant, så måste momentet moturs också vara det, trots att linan flyttas. Och vad är det då som händer när linan flyttas? Ja, det som är intressant ur fysikalisk bemärkelse är att spännkraftens riktning ändras, vilket ger upphov till en ny momentarm, eftersom det vinkelräta avståndet mellan momentpunkten och spännkraftens riktningslinje ändras. Hur denna förändring ter sig syns tydligt i bildserien: ju längre ned som linan fästs på stången, desto kortare blir momentarmen Ls. Och om man inte nöjer sig med en grafisk demonstration, utan kräver ett logiskt bevis för att Ls faktiskt blir kortare, så kan man jämföra bild 1 med bild 2. I bild 2 så utgör Ls en av kateterna i en rätvinklig triangel, vars hypotenusa är just den sträcka som är Ls i bild 1. Eftersom hypotenusan är den längsta sidan i en rätvinklig triangel, så måste Ls vara mindre på bild 2, än på bild 1. Liknande jämförelser kan göras med de andra bilderna.

Okej, så Ls blir helt klart mindre då linan fästs längre ned på stången. Så vad innebär det för spännkraften? Ja, efter våra experiment med meterstaven och dynamometern, så vet vi ju av erfarenhet att följande samband gäller: M = F * L. Så om M ska vara konstant, samtidigt som L blir mindre, då måste F bli större. I vårt fall gäller då, att om Ls blir mindre, så måste Fs bli större, för att systemet ska fortsätta att hållas i vila.

Ett annat sätt att visa detta, hade varit att alltid låta momentarmen vara sträckan mellan momentpunkten och punkten där linan fästs vid stången. Då hade man fått komposantuppdela spännkraften, för att se hur stor del av kraften som verkar vinkelrätt emot momentarmen. Även då hade man sett att momentarmen blir kortare ju längre ned man fäster linan, och resultatet hade blivit detsamma.

Spännkraften blir alltså större ju längre ned man fäster linan, och för att återkoppla till uppgiften i boken, så är svaret att “belastningen på linan” är störst på den högra bilden.

Du, om du orkat läsa alltihop så har du varit jätteduktig, och du förtjänar en kram och fotmassage. Och säg till i kommentarsfältet om det var nåt som kändes knöligt eller bara otydligt, eller om något behöver utvecklas. Önskar er en fortsatt mysig söndagskväll, och en supertrevlig ny skolvecka, så ses vi på onsdag! =)))