Forrige gang lærte dere: Regning med s=v * t Akselerasjon Litt om bruk av gjeldende sifre.

Repetisjon: akselerasjon a= ∆v / ∆t Enhet for akselerasjon: m /s2 Tyngdeakselerasjon: g=9.81 m/s2

Feil på arket ”nyttig å kunne”: Andre bevegelseslikning, riktig skal være: v=v0t+at s= ½ (v0 + v)t s=v0t + ½ at2 v2=v02+2as

Dagens tema: Mekanikk Mekanikken er den delen av fysikken som befatter seg med deformasjon eller bevegelse (eller manglende bevegelse) av materie ved påvirkning av krefter. Mål i Na102 (fra emnebeskrivelsen): Få grunnleggende kunnskap om: statikk, bevegelse, krefter og mekanisk energi

Kunnskapsløftet om mekanikktemaer: naturfag for 8.-10.klasse Fenomener og stoffer: gjøre rede for begrepene fart og akselerasjon, måle størrelsene med enkle hjelpemidler og gi eksempler på hvordan kraft er knyttet til akselerasjon. gjøre forsøk og enkle beregninger med arbeid, energi og effekt.

Masse Masse har to viktige egenskaper: treghet og tyngde Treghet vil si å motsette seg bevegelsesendring Enheten for masse er kilogram [kg] Noen andre enheter for masse (for dere som tar kjemi): 1 u = 1,66 x 10-27 kg (Brukes ofte i kjemi og kvantefysikk) 1 u er 1/12 av massen til et karbonatom med 6 nøytroner i kjernen.

Massetetthet Symbol: ρ= m/V Enhet = kg /m3 Evt: g/cm3

Tyngde vs. masse I dagligtale blander vi tyngde og masse, men det må ikke gjøres i fysikken! Tyngden varierer med tyngdeakselerasjonen og måles i newton. Tyngden er en kraft som trekker oss mot jordas senter, men det kommer vi tilbake til. Masse derimot, er den samme uansett hvor man befinner seg.

Krefter En kraft kan forandre farten til en gjenstand, og en kraft kan forandre formen til en gjenstand. Enheten for kraft er newton, N. Symbol for kraft er F ( force).

Krefter – symboler kan forvirre Noen krefter går ofte igjen og i stedet for det generelle symbolet F for Force, brukes: G = Tyngdekraften (Gravity) S = Snordrag L = Luftmotstand O = Oppdrift (kraften som gjør oss lettere i vann) N = Normalkraft (Kraften fra et underlag) R = Resistans, dvs Friksjonskraft Noen ganger brukes F med notasjon, for eksempel kan FL eller Fair være luftmotstand, FS = snordrag, FG tyngdekraft, osv.. Men alle har enheten Newton.

Sammensatte enheter i fysikken: Mange fysiske enheter er sammensatt av underliggende enheter F.eks fart og akselerasjon: v =s/t ,a= s/t2 enhet=[m/s] ,enhet= [m/s2] Krefter er også en sammensatt enhet…

Kraft – en sammensatt enhet: F =masse*strekning/tid2 = [kg * m/s2]= Newton 1 N = 1kg * m/s2 Vi ser at krefter (målt i Newton) egentlig har enheten kg*m/s2 som er det samme som masse * akselerasjon.

Hvordan tegne krefter Krefter er vektorer, det vil si at man trenger å tegne størrelse og retning på kraften. Kraftpila tegnes i angrepspunktet til krafta og pila skal peke i retningen kraften virker i. Lengden av pila avhenger av størrelsen på kraften. Det er lov å stiple ut til siden, om figuren ellers blir vanskelig å forstå: -

Hvordan tegne resultantkraft: Resultantkraft er en sammensatt (resulterende) kraft som har samme virkning som de gitte kreftene til sammen. I dette tilfelle: FR = ∑F = F1+F2 Vi flytter den ene pila oppå den andre, FR er vektorsummen av F1+F2 Gjenstanden vil akselerere i retning av resultantkraften

Isaac Newtons lover: 1.lov (treghetsloven) Når summen av alle kreftene som virker på en gjenstand er null ( det kan skrives matematisk som ∑F=0) , er gjenstanden i ro eller beveger seg med konstant fart. Krefter på ball i hånd: ∑F=N-G=0 Vi ser det virker to krefter men de kanselerer hverandre ut og resultantkrafta blir null.

Isaac Newtons lover: 2.lov Summen av kreftene er lik massen ganger akselerasjonen, eller skrevet matematisk: Akselerasjonen skjer i samme retning som summen av kreftene. Vi ser at massen har direkte betydning for hvor mye man akselereres av kraften

Oppg: Newtons andre lov: En bil på 2000kg gir bånn gass , og motoren kan yte Ffremdrift=5000 N. Hva er akselerasjonen i tiden kraften virker? Hva ville akselerasjonen vært om bilen veide bare 1000kg og kraften den samme?

Isaac Newtons lover: 3.lov Newton 3. lov handler om kreftene på to forskjellige gjenstander: Når to gjenstander virker på hverandre med krefter, er kreftene like store og motsatt rettet. Kreftene virker langs samme rette linje. De virker på hver sin gjenstand. De to kreftene er motkreftene til hverandre. Kraft og motkraft er alltid av samme type. Er F en avstandskraft, så er F* en avstandskraft. Er F en kontaktkraft, så er en F* kontaktkraft. ”Kraft = motkraft”

Eksempel: Astronaut i trøbbel Newtons tredje lov

Eksempel 2: rakettoppskytningen Newtons tredje lov Da vi pumpet luft inn i raketten, skapte vi overtrykk som gjorde at ved take-off så blei vann og luft akselerert ut av den lille dysa. Kraften på denne massen er her tegnet som F. Den motsatte krafta, T, virker i massesenteret til raketten og er fremdriftskraften. F = T i følge Newtons tredje lov. Årsaken til at raketten blei satt i akselerasjon er at vannet(og litt av lufta inni) ikke lenger blir en del av raketten.

Tyngdekraften Er en kraft som virker mellom alt som har masse, og trekker masse mot hverandre. Jo større masser jo større tyngrekrefter Men tyngdekrafta er også avhengig av avstanden mellom massene. På jordoverflaten er tyngdeakselerasjonen nesten konstant fordi vi er nokså likt unna jordas sentrum.

Tyngdekraften (forklart med Newtons lover) Når vi står på bakken er summen av kreftene 0 fordi kraften på oss fra bakken er motsatt og like stor som tyngdekraften, og vi står i ro. Dvs: konstant fart=0 m/s, og vi fyller kriteriet for Newtons første lov. Motkraften til tyngdekraften kommer fra jordas indre, og trekker jorda mot oss! Tyngdekrefter er avstandskrefter (newtons 3.lov) Men jorda akseleres mikroskopisk mot oss, i forhold til omvendt (9.81m/s2) pga jordas store masse. Dette er forankret i F=ma (newtons andre lov) , hvor jordas masse er veldig stor og aksellerasjonen følgelig mikroskopisk liten.

Hvilken akselerasjon gir du jorda pga tyngdekreftene mellom deg og jorda? Regner ut min tyngekraft på jorda: Gmin tyngde = 9.81m/s2*90kg = 883N Jordas kraft: Fjord = mjord ajord mjord= 5.9742 × 1024 kg (fra tabell) Newtons 3.lov sier at: Gmin tyngde = Fjord Newtons 2.lov sier at: Fjord = mjord * ajord ajord = 883N /5.9742 x 1024 kg ajord = 1,47-22 m/s2 Jorda akselererer relativt mikroskopisk mot oss, heldigvis!

Video - fallskjerm: Stykk opp hoppet i 5 faser og prøv å skisser den vertikale hastighetsendringen: 1 uthopp (hastighet = 0 ) 2 Hastigheten når maksimum 3 Fallskjermen utløses 4 Hastighet blir konstant 5 Landing Diskuter kreftene som endrer farten til hoppern!

Sant/usant ? Massen din er den samme overalt i universet. Når det ikke virker krefter på en gjenstand, vil den etter hvert komme til ro. En gjenstand kan være akselerert bare hvis det virker krefter på den. Når du kaster en stein opp i lufta, er akselerasjonen null akkurat på toppen av banen, for da virker det ingen krefter på steinen. Hvis du tråkker igjennom snøen på skareføre, er det fordi kreftene på snøen fra deg er større enn kreftene på deg fra snøen. Tyngden av et eple er mindre på månen enn på jorda. En gjenstand kan ikke være i likevekt om bare én kraft virker på den. Det er umulig for en gjenstand å bevege seg dersom summen av de ytre kreftene på gjenstanden er null. Tyngden din er ikke null selv om du er "vektløs". Du skyver en kasse med masse m bortover et bord med kraften K. Da får kassen akselerasjonen K/m. En gjenstand med massen m får akselerasjonen g ved fritt fall. En gjenstand med massen 2m får da akselerasjonen 2g ved fritt fall samme sted. Massetettheten av et stoff er den samme uavhengig av hvor i universet stoffet befinner seg. Det krever en større kraft å dytte i gang en tung gjenstand enn en lett. Ifølge Newtons 3. lov er tyngden av en bok som ligger på et bord, akkurat like stor, men motsatt rettet kraften på boka fra bordet (normalkraften). Ifølge Newtons 1. lov er tyngden av en bok som ligger på et bord, akkurat like stor, men motsatt rettet kraften på boka fra bordet (normalkraften). www.lokus.no