Krafter III                  

Begrepp att förstå och kunna använda

1. Storlek

2. Riktning

3. Angreppspunkt

4. sammansatta krafter

5. Motsatta krafter

6. Resultant

7. kraftparallellogram

8. Reaktionskraft

9. Sammansatt rörelse

10. Relativ rörelse

11. Likformig rörelse

12. Olikformigrörelse

13. Medelfart

14. Gravitationskraft

15. Kaströrelse

16. centralrörelse

På detta kapitel kommer vi att titta vidare på hur krafterna påverkar föremål och hur dessa krafter kan ge upphov till rörelse. Inom fysiken kallas kunskaperna om krafter och rörelse för mekanik.

 Jordens gravitationskraft

Jorden består av massa och därför har jorden också en gravitationskraft. Även små föremål med liten massa har en gravitationskraft fast då väldigt liten.

Jordens gravitationskraft påverkar alla föremål att falla mot marken. Oavsett om föremålet är tungt eller inte kommer jordens gravitation att dra föremålen mot marken med samma kraft. Detta betyder att de kommer att falla lika fort mot marken. Dock finns en bromsande kraft som heter luftmotstånd. Denna påverkar lätta och stora föremål mer än små och tunga.

Jordens dragningskraft är 9,81m/s². Detta betyder att ett föremål som faller fritt mot marken ökar sin fart med ca 10m/s varje sekund den faller.

Räkneexempel

Vilken fart har ett föremål som har fallit fritt mot marken under 4 sekunder? Vi bortser från luftmotstånder.

Lösningsförslag

Eftersom jordens gravitation är 9.81m/s² ökar farten med ca 10m/s varje sekund den faller.

alltså

10m/s x 4s = 40m/s

Kaströrelse

En kaströrelse består av två rörelse. En vågrät likformig och en lodrät accelererande. Nedan kastar en person en sten rakt ut och släpper en annan samtidigt. Eftersom de båda stenarna påverkas av jordens gravitationskraft lika mycket kommer de att slå i marken samtidigt.Den enda skillnaden är att den ena stenen har en fart åt sidan och kommer därför hamna en bit bort från klippan.

Andra krafter

Det är inte bara gravitationskraften som man tar hänsyn till inom fysiken. Människan har utvecklat motorer som ger fart och rörelse åt våra maskiner. Motorernas krafter har tjänat människan väl i ca 200 år. Dessförinnan fick människan lov att använda djur eller vindkraft när arbetet blev för tungt.   

I bland sätter man dit fler motorer för att få ett fordon att röra sig framåt. Både flygplan och tåg kan ha flera motorer men även elbilar.

När två krafter samverkar eller motverkar varandra kan man beräkna hur stor kraft som krävs för att ersätta de båda krafterna. Denna kraft kallas för resultant.

Räkneuppgift

a)Beräkna resultanten på de båda krafterna nedan.

b) Beräkna resultanten för de motsatta krafterna nedan

Kraftparalellogram

Med ett kraftparallellogram kan man ta reda på resultanten av två krafter med olika riktningar.

Räkneexempel

Beräkna med hjälp av ett parallellogram resultanten av de båda krafterna 

Lösningsförslag

- Vid mätning med linjal framgår15 N är ritad med 15 cm. Detta betyder att 1cm motsvarar 1 N. Diagonalen har längden 23 cm. Då 1 cm motsvarar 1 N är resultanten 23N 

Hur påverkas ett föremål av en kraft?

Enligt tröghetslagen kan inte ett föremål ändra sin fart eller riktning utan att tillföra en kraft. Beroende på riktningen, storleken och angreppspunkten påverkas ett föremål av kraften.

Med kraftens storlek menar man hur stor kraften är. Om kraften är 10N kommer farten att vara större än om kraften är 2N. Med kraftens rikning menas åt vilken riktning kraften påverkar föremålet. Kommer kraften från sidan kommer förmålet att byta riktning. Med angreppspunkt menas var på föremålet kraften har sin verkan.

Reaktionskraft

I en uppblåst ballong uppstår ett tryck åt alla riktningar. Ballongen är därför rund. På utsidan är trycket lika stort i alla riktningar.

Om man släpper ballongen kommer luften att strömma ut. Trycket framåt i ballongen får ballongen att fara framåt eftersom trycket bakåt upphörde då man släpper ballongen

Denna kraft som för ballongen framåt kallas för reaktionskraft. Samma kraft är det som driver en jetmotor på en båt eller flygplan framåt

Likformig rörelse

Med likformig rörelse menas en rörelse som har samma fart och riktning. Hastighet skall du inte förväxla med fart. Hastighet är fart och riktning tillsammans.

För att beräkna medelfarten, hur fort man kört under en viss sträcka i genomsnitt använder man formeln

medelfart= sträckan

                   tiden

Räkneexempel

Hur fort kör en bil om den kör sträckan 160km på 120 min?

lösningsförslag

Olikformig rörelse

En bil som bromsar har en retarderad rörelse. Om en bil svänger är rörelsen också olikformad.

Relativ rörelse

Har du någon gång suttit i ett tåg och tittat ut på ett annat tåg och fått känslan av att du inte vet om det är ditt tåg som rör sig eller om det är det andra tåget? Det är det som kallas för relativ rörelse. Ett föremål har en viss fart i relation till ett annat föremål.

Nedan kör det ena tåget om det andra. När man sitter i det tåg som körs om ser det ut som det omkörande tåget kör sakta. Den relativa farten är ju bara 10km/h (130km/h-120km/h). 

Centralrörelse

En centralrörelse består av en rörelse runt ett centrum. I vårt solsystem är solen centrum och planeterna rör sig i en centralrörelse runt solen. Dock är planeternas banor elliptiska.

Nedan ser du en hand som håller i ett snöre med en boll. Handen sätter bollen i en centralrörelse runt handen. Vad är det hindrar bollen från att slungas ut? Den kraften kallas för centripetalkraft. Centripetalkraften utgörs av snöret i detta fall och det är den kraft som hindrar bollen från att slungas väg. Kraften som vill slunga iväg bollen kallas för centrifugalkraft. Det är denna kraft som slungar ut saften ur en råsaftcentrifug. I fallet nedan är centripetalkraften lika stor som centrifugalkraften. Släpper handen snöret upphör centripetalkraften och centrifugalkraften kommer att slunga iväg bollen.