Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

12 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [20427]

Fråga:
Blixt och stöt
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
En elev hade idag målat en svart kvadrat i sitt armveck med en whiteboardpenna. Han berättade att när han höll telefonens kamerablixt mot den svarta rutan och tog ett kort fick han en stöt. Detta verkar vara känt som "sharpie shock". Jag testade själv och jag fick också en stöt. Hur kan detta förklaras? Varför känns det som en stöt?
/Gustav L, Helenelundsskolan, Sollentuna

Svar:
Det är säkert uppvärmningseffekten som förklarar liknande experiment, se fråga 11883 . Den snabba expansionen hos luften nära där blixten träffar den svarta rutan kan kännas som en stöt.

Varför känns det som en stöt snarare än en värmeeffekt direkt? Detta är fysiologi, och det är vi inte experter på. Vi kan bara spekulera att värmeeffekten är liten och kortvarig så att de temperaturkänsliga sensorerna inte triggas.

Det är emellertid klart att det finns en mekanisk effekt, se fråga 11883 . Denna borde kunna triggas av den snabbt upphettade expanderande luften, det hörs ju ett tydligt knäpp.

Det finns ett antal videos på webben, och det är uppenbart att resultatet varierar för olika position på kroppen. Detta kan förklaras av olika täthet av sensorer som registrerar stötar.

Länk 1 innehåller en video och mer eller mindre korrekta funderingar om orsaken. Länk 2 lite om farligheten. Här är en lärare som gjort en trevlig systematisk undersökning av fenomenet.


/Peter E

Nyckelord: *vardagsfysik [60]; *fysiologi [12];

1 http://www.snopes.com/sharpie-shock-challenge/
2 http://24malmo.se/2016/12/14/sa-farlig-ar-nya-stot-trenden-som-sprids-pa-internet/

*

Värme [19421]

Fråga:
Hej! Jag undrar vad är det egentligen som gör att vi bränner oss? För vad jag har förstått så är värme rörelse bland atomerna. Så hur går det till när vi skadar oss då vi vidrör ett föremål vars atomer rör på sig mycket (är varmt). Är det för att huden slits sönder på grund av den överförda rörelsen?? Tacksam för svar!
/Rikard H, Fässbergsgumnasiet, göteborg

Svar:
Frågan är fysiologi (se fråga 17301 ) och inte fysik, men vi kan säga lite.

Nej du kan inte se brännskador som direkt orsakade av molekylernas rörelse. Det första som sker när man rör vid något varmt är att värme överförs från det varma föremålet. Huden, i första hand, värms upp. Huden (och även andra delar av kroppen) innehåller celler som är temperaturkänsliga (se Thermoreceptor ). Dessa ger varningssignaler till hjärnan, så att vi i bästa fall kan undvika allvarliga brännskador.

Brännskador är kemisk omvandling av vävnader som orsakas av höjd temperatur. En sådan reaktion är koagulering som är vad som sker när man kokar eller steker ett ägg: molekylerna binds vid varandra och formar en stel kropp, se Aggregation_(kemi) . Allvarliga brännskador innebär att delar av vävnaden koagulerar och kan därför inte fungera normalt.
/Peter E

Nyckelord: *fysiologi [12];

*

Värme [19047]

Fråga:
De som gillar att ta sig varma bad vet att man mycket försiktigt glider ner i badvattnet. Annars bränner man sig. Varför känns vattnet svalare om du långsamt glider ner i vattnet än om du hoppar i snabbt?
/Nilla H, Stenforsaskolan, Sibbhult

Svar:
Nilla! Detta är fysiologi, så jag är ingen expert. Men det brukar inte hindra mig!

I huden finns termoreceptorer som är känsliga för temperaturändringar, en grupp för låga temperaturer och en för höga. Receptorerna skickar signaler som är proportionella mot temperaturändringar. Signalerna är naturligtvis även proportionella mot antalet termoreceptorer, dvs ytan.

Om man doppar sig försiktigt får man alltså en mindre signal (mindre yta, färre receptorer) än om man hoppar i snabbt. Eftersom receptorerna känner av ändring i temperatur känner man inget efter en stund i vattnet. Detta förutsätter naturligtvis att vattnet inte är alltför varmt.

Se vidare termoreceptor och thermoreceptor .
/Peter E

Nyckelord: *fysiologi [12];

*

Blandat [17513]

Fråga:
Hur påverkar olika slags musik vår puls?
/elin h, donnergymnasiet, göteborg

Svar:
Elin! Knappast en fysikfråga, möjligen fysiologi, men det är något helt annat. Jag tror man skall ställa frågan hur musik påverkar hjärnan, det är ju hjärnan som styr alla fysiologiska funktioner.

Mozart anses främja inlärning (ja, det finns nog mycket pseudovetenskap här ), men jag tror att musik påverkar olika människor olika. Rap och metal kanske får fansen höga, men jag rusar mot avstängningsknappen! Det finns massor i ämnet på webben, men som sagt, mycket är nog pseudovetenskapligt bludder. Länk 1 verkar åtminstone hygglig, även om jag tror att effekten av Einsteins violinspelande är överdriven. Experimentet som visar att råttor föredrar Bach framför rockmusik är intressant, men man kan knappast dra några slutsatser om varken Bach eller råttor.
/Peter E

Nyckelord: *fysiologi [12];

1 http://www.cerebromente.org.br/n15/mente/musica.html

*

Kraft-Rörelse [17301]

Fråga:
Hejsan, jag har en fråga jag alltid undrat över. Det här med g-krafter har hört att en vanlig människa klarar runt 6 eller 8 och då tänkte jag mest på Gröna Lund (tivoli) att varje gång jag ska åka något som går aning snabbare trycker det i magen och det spelar ingen roll om jag håller andan eller inte det trycker i magen och det känns som jag kommer gå sönder eller svimma när som helst. men om jag åker en karusell med 2 eller 3 g-krafter 3 gånger och upplever det där, så går det över och 4 gången kan jag åka den karusellen och känna den sköna kittlande känslan i magen som alla kan på alla andra karuseller. jag undrar varför får jag så? och min kompis berättade att hon hade lågt blodtryck och får inte åka den största kallad (insane) som har 3.5 g-krafter för då kommer hon svimma men det är nog för att den snurrar för jag tror dom andra sakerna hon åker inte är långt ifrån.
/Emmi R, Täby

Svar:
Emmi! Detta är egentligen fysiologi (studiet av mekaniska, fysikaliska och biokemiska funktioner i levande organismer), alltså medicin/biologi och inte fysik. Wikipedia har bra information om detta G-force#Human_tolerance_of_g-force .

De g-krafter man utsätts för på Gröna Lund är betydligt lägre än 6-8g (se fråga 16580 ). Jag tror inte att man vänjer sig så snabbt vid g-kraften - möjligen vid yrsel som orsakas av åkturen.

Se vidare fråga 14840 (fysiologiska gränser) och 14304 (hur man räknar ut g-kraften).
/Peter E

Nyckelord: g-krafter [16]; *fysiologi [12];

*

Kraft-Rörelse [16040]

Fråga:
Hej Peter. Angående fråga 16001:
När vattnet passerar ut genom klyvöppningnarna uppstår en brist som yttrar sig som ett undertryck, ett ”sug” i bladets xylem(d.v.s de kärl som transporterar vatten i trädet). En stor trädkrona med hundratusentals blad/barr utvecklar ett mycket stort undertryck, ca. -2 MPa eller -20 atmosfärer. Vatten rör sig från rötterna där trycket är högt till bladen där trycket är lågt. Trycket sjunker därvid också i rötterna och vatten kan i sin tur röra sig från marken till rötterna. Vattentransporten är alltså en fysikalisk process som drivs av tryckskillnader. Kapillärkrafter är inte verksamma och osmos är inte verksamt annat än i samband med reparation av xylemet (sker på våren).
/Tobias K, SLU, Umeå

Svar:
Tobias! Du refererar till fråga 16001 .

Jag hade sett artikeln Hur suger träd upp vatten? som du refererar till. Man för ett märkligt resonemang i stycket Osmos får saven att stiga och rensar rören:

"Genom osmos följer vatten med in i xylemet och en vattenpelare stiger i xylemet som sveper med sig eventuella ”luftproppar” på vägen. ”Luftpropparna” måste avlägsnas eftersom de förhindrar vattentransport genom undertryck. Utsätter man luft för undertryck kan man i bästa fall skapa vakuum (0 MPa) men inte undertryck. En vattenpelare kan däremot sättas under undertryck eftersom vattenmolekylerna hålls samman sinsemellan och med cellväggarnas cellulosa med mycket starka krafter. Kraften är s.k. vätebindning mellan negativt laddade syregrupper och positivt laddade vätegrupper på molekylerna. Motsvarande bindningar finns inte mellan molekyler i gasfas. Om luft sugs in i en vattenpelare under undertryck förloras undertrycket; för att återskapa undertrycket måste luften avlägsnas vilket alltså kan ske m.h.a. osmos hos vissa arter."

Det är flera märkligheter i detta stycke.

* Man säger faktiskt att vattenpelaren byggs upp genom osmos. Är det inte så då att detta övertryck bevaras även i fortsättningen?

* Man säger också, helt korrekt, att vakuum bara möjliggör ett undertryck på 1 atmosfär.

* Ja, vätebryggorna håller ihop vattenmolekylerna men de kan inte lyfta en vattenpelare. Det är som en katt som lyfter sig själv i svansen!

* Vätebryggorna ger en kraft mot cellväggarna, men detta är ju kapillärkraften som påstås vara försumbar!

Det enda jag kan säga med absolut säkerhet är att det är fysikaliskt omöjligt att skapa ett undertryck på 20 atmosfärer om man bara har atmosfärstryck. Undertrycket är max 1 atmosfär, eftersom vakuum är vakuum och du kommer helt enkelt inte längre än trycket 0. Om du kan bygga upp ett övertryck i rötterna på 20 atmosfärer, så är allt OK, och det var i princip det jag föreslog.

Man kan om man vill vända på problemet: om du har en vattenpelare med en höjd på 100 m så utövar den ett statiskt tryck längst ner på 10 atmosfärer. Detta kommer du aldrig ifrån!

Du säger i din fråga att "Vattentransporten är alltså en fysikalisk process som drivs av tryckskillnader. Kapillärkrafter är inte verksamma och osmos är inte verksamt annat än i samband med reparation av xylemet (sker på våren)."

Jag håller med om allt detta utom att övertrycket från osmos bara finns på våren. Det måste finnas hela tiden för att bevara den hydrostatiska balansen, se Xylem#Main_function_.E2.80.93_upwards_water_transport .

Nationalencyklopedin säger i sin artikel om osmos: "Ett flertal fysiologiska processer är förbundna med osmos, t.ex. återförandet av vatten till kroppen i njurar och malpighiska rör och upprätthållandet av vätsketrycket (turgor) i växter." Se fråga 15599 för mer om det senare.

Jag tror en del av problemet är en kulturskillnad: fysiker och biologer har olika sätt att beskriva fenomen. En fysiker kan inte acceptera en förklaring som strider mot elementära etablerade fysikaliska lagar. Författaren till artiken ovan är tydligen lite mindre nogräknad vad gäller detta !

Det enda vi egentligen behöver komma överens om att det är ett övertryck nere i roten som kan hålla upp en 100 m vattenpelare. Hur detta övertryck skapas kan man emellertid diskutera. Det borde gå att dels mäta övertrycket i roten och dels koncentrationen av lösta joner/molekyler så att man kan beräkna det osmotiska trycket.

Under länk 1 finns faktiskt den enligt mitt tycke korrekta förklaringen: "This experiment shows us how osmosis works. If we think about our trees again; the water inside the roots has a higher concentration of sugar as the water on the outside. Through the process of osmosis the tree draws water from the soil, where the concentration is lower, to the inside of the roots, where the concentration is higher, and that is how the tree pumps the water from the soil to the leaves at the top."

För att förvirra diskussionen ännu mer påstås det i artiken under länk 2 att det är kapillärkraften som transporterar upp vattnet! Se även fråga 16172 och Water ascent in tall trees: does evolution of land plants rely on a highly metastable state? .

Tillägg 28/7/10:

Artikeln The Water Circuit of the Plants - Do Plants have Hearts? av Wolfgang Kundt och Eva Gruber, visar att diskussionen om vattentransport i höga träd inte är död. Artikeln är inte helt lätt att förstå, men det är klart att ett övertryck i rötterna orsakat av osmos är en viktig del av förklaringen och att "gummibandsteorin" inte håller. Man inför även - utan experimentella bevis - en sorts mekanisk pump. Denna - med en frekvens på 0.5-15 Hz - motsvarar hjärtat hos t.ex. däggdjur. Med tanke på bristen av experimentella bevis för denna pump, måste jag säga att jag är tveksam.

Artikeln är publicerad i ett öppet arkiv (arXiv.org) som används mycket för vissa naturvetenskapliga ämnen, men artikeln har inte utsatts för normal "peer review". Även detta bör ringa en varningsklocka.

Tack till Bengt för att du gav mig länken till artikeln!
/Peter E

Nyckelord: osmos [8]; vetenskaplig metod [18]; *fysiologi [12];

1 http://www.learnerscience.com/documents/blog.php?title=natural-water-pumps-(osmosis%2C-trees)&entry_id=1205247237
2 http://forestry.about.com/od/treephysiology/p/tree_water.htm

*

Elektricitet-Magnetism [15120]

Fråga:
När man åker upp i rymden kommer man ifrån det jordmagnetiska fältet. Jag har hört att det påverkar cellerna negativt, att cellmembranet skulle försvagas, närmare bestämt bindningarna mellan fosolipiderna. Jag har även hört att man på grund av detta sätter in magneter i rymdfarkosten för att skapa ett liknande magnetfält. Stämmer något av detta? I sådana fall hur kan det komma sig?
/Li S, Ebersteinska Gymnasiet, Norrköping

Svar:
Hej Li! Nej, det tror jag inte ett dugg på! Det jordmagnetiska fältet är alltför svagt för att påverka cellerna direkt. Vissa djur (t.ex. flyttfåglar) och bakterier kan känna av fältet och orientera sig efter det, men att det skulle ha fysiologisk påverkan på cellerna är inte sannolikt.

Dessutom avtar fältet faktiskt inte så mycket upp till en höjd på 400 km där t.ex. den Internationella rymdstationen finns, se länk 2.

Däremot kan avsaknaden av jordens magnetfält vara ett problem för astronauter som befinner sig längre från jorden. De förlorar då det skydd mot partikelstrålning (mest från solen) som jordens magnetfält ger.

Se vidare jordens magnetfält , länk 1 och The Exploration of the Earth's Magnetosphere .
/Peter E

Nyckelord: jordens magnetfält [21]; *fysiologi [12];

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field_of_the_earth
2 http://ngdc.noaa.gov/seg/geomag/jsp/IGRFWMM.jsp

*

Värme [14561]

Fråga:
Varför ökar kroppens temperatur bara någon tiondels grad trots att det är 100 grader celsius i bastun?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför ökar kroppens temperatur bara någon tiondels grad trots att det är 100 grader celsius i bastun?
/Saher T, Göteborg

Svar:
Egentligen fysiologi, men vi försöker svara ändå: kroppen har en mycket avancerad temperaturreglering (termostat), se det relativt avancerade dokumentet under länk 1. Det viktigaste för att hålla kroppstemperaturen nere i en bastu är svettning, som genom vattnets höga ångbildningsvärme (fråga 11076) mycket effektivt för bort energi från kroppen.
/Peter E

Se även fråga 11076

Nyckelord: *vardagsfysik [60]; *fysiologi [12];

1 http://home.student.uu.se/gude4911/T4/FFB/Temperaturreglering.pdf

*

Kraft-Rörelse [14541]

Fråga:
Hej! Vi är två tjejer som arbetar med ett projektarbete som kretsar mycket kring friktioner och är i stort behov av hjälp. Vårt projekt handlar om skrittmaskiner. En skrittmaskin fungerar på samma sätt som ett löpband, skillnaden är att hästar skrittar på den. Skritten är en fyrtaktig gångart där hästen alltid har två ben i marken. Bandets hastighet är ofta omkring 75 meter per minut.

Problemet med skrittmaskiner är att den matta som hästen går på är gjord av gummi och det tycks inte vara särskilt naturligt för hästar, friktionen anses vara alldeles för hög. Hästens steg blir då stumt i det momentet hästen sätter ned hoven. Man vill att hästens hov skall glida lite mot underlaget (i färdriktningen) i ”nedsättningsfasen” för att inte lederna skall utsättas för onödiga påfrestningar.

Målet med vårt projektarbete är att ta reda på vilken sorts matta som lämpar sig bäst i en skrittmaskin. Vi har två stycken mattor. Båda är av samma gummimaterial, den ena är räfflad och den andra är slät. Den släta mattan är fyra millimeter tjock och den räfflade är sju millimeter tjock.

Vår uppdragsgivare tillverkar själv skrittmaskiner. Han använder sig av den räfflade mattan och argumenterar för den genom att hänvisa till racerförare använder sig av helt släta däck när underlaget är slätt för att få så stor friktion mot underlaget som möjligt. Ju större anläggningsyta -desto större friktion och tvärt om. Eftersom hästskon är slät, måste mattan vara räfflad menar han.

Hans konkurrent som använder den släta mattan menar att man glider mer på slät is än på skrovlig asfalt. Kontaktytan mot mattan (hästens järnsko) har en yta på ca femton kvadratcentimeter. Vi kan enkelt göra en säkrare mätning om det skulle behövas. Hästens vikt är ca 600kg.

Vi vill undersöka vem av de båda skrittmaskinstillverkarna som har rätt. Vi vill också kunna stödja våra slutsatser med teoretiska och praktiska försök. Vi önskar råd om hur vi skall gå till väga, vilka faktorer som är försumbara och vilka man bör lägga större vikt på.

Vi har låtit en hästsko glida efter en dynamometer längst de två mattorna i olika, konstanta hastigheter. Då uppmätte vi friktionskraften längst planet till 2,4 N med ett mätfel uppskattat till +-0,2 för den släta mattan. Den räfflade mattan visade friktonskraften 3,6 N med mätfel uppskattat till +-0,3. Värdena varierade inte märkbart med hastigheterna. Kan vi stödja hela vårt projekt på dessa värden? Är de användbara?

Vår uppdragsgivare undrar hur pålitliga dessa värden är. Spelar inte hästens vikt någon roll, alt den kraft hästen sätter ned hoven med? Han tvivlar och önskar säkrare mätningsmetoder.(Han vill på något sett fotografera hoven i nedsättnings ögonblicket och på så sett se om den glider mer på den ena mattan än den andra.) Är detta möjligt? Skulle det i sådana fall kunna ge oss andra resultat?

Vi är mycket tacksamma för all hjälp vi kan få!

Med vänlig hälsning Madeleine Nylund och Hanna Fredriksson
/madeleine n, bollerup, tomelilla

Svar:
Hej Madeleine och Hanna! Det låter som ett trevligt om är svårt projektarbete! Största svårigheten är att problemet är komplext och innehåller både fysik och fysiologi. Ni beskriver uppgiften mycket bra, men jag kan med mina begränsade kunskaper om hästar (jag är nog närmast rädd för dem ) inte bidra särskilt mycket.

Man kan naturligtvis mäta friktionen för olika mattor, men det är inte helt lätt att säga vad som är bäst. Ni säger att hästens hov skall glida lite på underlaget, med det får ju inte glida för mycket för då blir det "Bambi på is".

Jämförelsen med däcken på racerbilar haltar nog betänkligt. På torr asfalt ger omönstrade däck bättre grepp eftersom anläggningsytan är större medan de omönstrade är katastrofalt dåliga vid vått underlag eftersom vattnet inte kan komma bort och orsakar vattenplaning. Hovens kontakt med en flexiblel yta är något helt annorlunda: hoven skapar en grop, och friktionen är säkert mycket större om gropen är djup. Detta betyder också att friktionen bör bero på hästen vikt och hovens hastighet, och att ni inte får korrekta resultat genom att bara mäta med en hästsko.

Effekten är mer lik dubbdäck: metall har dåligt fäste på is, men dubbarna griper i i isen och ger fäste. Jag tror materialets elasticitet är viktigare än friktionen.

Jag tycker er idé med att filma är mer lovande. Jag vet inte om en TV-kameras 25 bilder/s räcker, men ni kan ju pröva - ultrarapidkameror är nog väldigt dyra! Med lämpliga fixpunkter bör man kunna mäta hovarnas läge som funktion av tiden och därmed räkna ut accelerationen. Det är säkert hög acceleration (vid stumt underlag) som orsakar skador på hästen.

Några andra tips: sök med Google (treadmill horse) och se om det finns information om underlaget. Kan man lära något av hur moderna löparbanor konstrueras? Joggningsmaskiner för människor?

Jag kan tyvärr inte åstadkomma mer är så. Jag önskar er lycka till med ert intressanta projekt!
/Peter E

Nyckelord: *fysiologi [12];

*

Ljud-Ljus-Vågor [13910]

Fråga:
Hej är det sant att vi förlorar mer hjärnceller p.g.a. att det finns väldigt många olika slags vågor i luften nu för tiden? Kanske inte var så fysikrelaterad men om jag skulle fråga en läkare skulle han säga att den var fysikrelaterad med tanke på vågornas egenskaper...
/daniel j, tranäs, åkeby

Svar:
Daniel! Vågorna är kanske fysik medan effekterna är fysiologi (medicin). För det första är den mesta strålningen som finns omkring oss naturlig och inte konstgjord.

S.k. joniserande strålning från t.ex. utbränt kärnbränsle är definitivt farlig, så den måste vi förvara långt ifrån människor. Verkningarna av annan strålning, t.ex. mikrovågor från mobiltelefoner, vet vi mycket mindre om. En strålningstyp som orsakar mycket skador (hudcancer) är ultraviolett strålning från solen.

Jag tror inte strålning dödar hjärnceller direkt, den vanligaste verkan av stora doser är cancer som uppstår efter ganska lång tid.

Den mest tillförlitliga informationen om effekter av strålning finns på Strålsäkerhetsmyndigheten .
/Peter E

Nyckelord: strålning, faror med [23]; mobiltelefon, strålning från [4]; *fysiologi [12];

*

Energi [13327]

Fråga:
Varför räknas ett arbete endast om det sker i kraftens riktning?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Varför räknas ett arbete endast om det sker i kraftens riktning? Står du stilla och håller en väska tex, så krävs ju också en kraft! Inga läroböcker förklarar detta! Tacksam för svar.
/Linda M, Stenungskolan, Stenungsund

Svar:
Mycket bra fråga Linda! Det förvånar mig att vi inte tycks ha besvarat den tidigare.

Ja, det kan tyckas konstigt! Låt oss först föreställa oss en väska som står på marken. Utför den något arbete? Du håller nog med om att den inte gör det.

Det är samma sak om du håller den i handen. Varför blir du då trött? Det är en fysiologisk effekt. För att hålla väskan stilla måste du spänna musklerna i armen. Detta kräver energi som kommer från t.ex. socker som transporteras med blodet. Om du nu inte utför ett arbete på väskan, var tar denna energi vägen? Vi måste ju hålla fast vid energiprincipen (energi kan varken skapas eller förstöras)! Jo den övergår i värme. Tänk på att när du arbetar hårt (t.ex. springer) så blir du varm.

Om du ställer ner väskan på golvet? Då utför du på samma sätt som ovan inget arbete eftersom kraften du påverkar väskan med är motsatt rörelseriktningen. Eftersom kraft och rörelse är i motsatta riktningar (din motkraft uppåt, rörelseriktningen neråt), så blir det av dig utförda arbetet negativt. Detta skall man tolka så att tyngdkraften utför ett arbete på dig. Om du vore annorlunda konstruerad (t.ex. med en motvikt som transporteras uppåt med hjälp av tyngdkraftsarbetet) skulle du kunna tillgodogöra dig och lagra detta arbete.

Om du släpper väskan då? Då ökar ju rörelseenergin. Ja, men då är det tyngdkraften som utför arbetet.

Nedanstående bild från länk 1 ger exempel på krafter som inte utför arbete.

Är inte fysiken underbar - man kan "förklara" allt !

Arbete och rörelseenergi

Arbete definieras som dW = F·ds, där F är kraften som verkar på kroppen under sträckan ds i samma riktning som ds.

Om en kropp med massan m påverkas av en kraft F kommer kroppen att accelereras (acceleration a) och det utförda arbetet att förvandlas till rörelseenergi (vi bortser från friktion):

F ds = m a ds = m dv/dt ds = m dv ds/dt = m v dv

Integration från 0 till v ger rörelseenergin (kinetiska energin) K

K = int(m v dv) = mv2/2

Rörelseenergin är alltså det mekaniska arbete som krävs för att reducera en kropps hastighet från v till noll eller omvänt öka hastigheten från 0 till v.

Om F och ds är motriktade (du puttar på en bil som rör sig mot dig) så är produkten F*ds negativ, och du utför ett negativt arbete på bilen. Bilen får då minskad rörelseenergi, dvs den bromsas upp.

Krafter som inte utför arbete

Ovanstående gäller förstås bara om det finns en komponent av kraften i rörelsens riktning. Det finns flera exempel på att en kraft verkar på en kropp utan att utföra arbete. Det mest uppenbara är kraften som påverkar en laddad partikel i ett homogent magnetfält. Om laddningen är q, magnetfältet B och hastigheten v så blir kraften (se Lorentzkraft )

F = q (v x B)

där F, v och B är vektorer. Kraften, och därmed avböjningen är alltså vinkelrätt mot magnetfältet och mot rörelseriktningen. Det utförs alltså inget arbete på laddningen, och den kan fortsätta i en cirkel med konstant radie hur länge som helst. Detta drar man nytta av i en synkrotron där man kan lagra elektroner som kan cirkulera i princip hur länge som helst. Visserligen får man accelerera dem lite grann, men det beror på att elektronerna sänder ut ljus, s.k. synkrotronstrålning (Synkrotronstrålning ), när de avböjs.

Ett annat exempel är en satellit som kretsar kring en planet i en exakt cirkulär bana med konstant hastighet. Eftersom gravitationskraften är riktad mot planeten och rörelseriktningen vinkelrätt däremot utför kraften inget arbete. Vi kan se att om gravitationskraften utfört ett arbete så måste satellitens bana ändras på något sätt om vi skall bevara den totala energin.

Lägesenergi

För att generalisera till elliptiska banor behöver vi definiera ännu ett begrepp. Lägesenergi är energi som finns hos ett föremål som påverkas av ett kraftfält, så som gravitation eller elektriska fält. Lägesenergi anges jämfört med en referenspunkt – exempelvis kan lägesenergi från gravitation anges jämfört med markhöjd eller havsnivån. Den mest strikta referenspunkten är en punkt på oändligt avstånd, där alla kraftfält är 0. Sett ur det perspektivet är den potentiella energin negativ för alla föremål i universum.

Om satelliten däremot går i en elliptisk bana finns det en komponent av gravitationskraften i rörelseriktningen: när satelliten rör sig närmare planeten utför gravitationskraften ett arbete på satelliten, vilket medför att satellitens hastighet ökar. När satelliten rör sig bort från planeten utför gravitationskraften ett negativt arbete (kraften och rörelsen är ju motriktade). Detta arbete tas från satellitens rörelseenergi som alltså minskar. Den totala energin E dvs summan av kinetisk energi (K) och lägesenergi (U(r)) är konstant:

E = K + U(r)

När satelliten kommer närmare planeten kommer alltså K att öka. U(r) blir då mer negativt för att E skall vara konstant. Vi förutsätter då den normala definitionen att lägesenergin U(∞) på oändligt avstånd är 0.

Anmärkning: Potentiell energi används ofta som synonymt till lägesenergi. Potentiell energi är emellertid ett lite vidare begrepp eftersom det även innefattar elastisk energi.

Se vidare Mekaniskt_arbete , Rörelseenergi , Potentiell_energi och länk 2.



/Peter E

Nyckelord: arbete [23]; rörelseenergi [12]; potential/potentiell energi [26]; *fysiologi [12]; satellitbana [10];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/work2.html
2 https://www.youtube.com/watch?v=sY4Y4AjfhGU

*

Blandat [12177]

Fråga:
Kohnstamm fenomenet
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Om man hårt trycker två stenar mot varandra med pekfingrarna och sedan låter en kompis snurra en annan sten runt stenarna minst 20 varv. När man sen ska dra isär stenarna känns de magnetiska, som att de dras mot varandra. Är det bara en "känselvilla" för att man ha pressat fingrarna eller kan stenarna verkligen bli magnetiska på det viset?
/Eva M

Svar:
Jag tror (vet) att snurrandet av stenen är onödigt, det är bara för att du skall hålla stenarna tillräckligt länge. Du har helt rätt att det är en "känselvilla". Musklerna blir programmerade att dra åt ett håll, och det är detta du uppfattar som magnetism.

Här är ett annat försök med liknande effekt: Ställ dig intill en vägg med armen nedåt. Tryck mot väggen med baksidan av handen allt vad du orkar medan du räknar til 20. Tag ett steg ut infrån väggen och se vad som händer: armen kommer att lyftas upp utan att du egentligen vill det. Det finns säkert en fin fysiologisk term för detta, men den kan jag inte. Kan någon hjälpa mig med det?

Jag tror att föjande händer (en fysiker måste ha en teori ). En del av signalerna till en muskel är kemiska. Det förs helt enkelt fram en kemikalie som får musklerna att reagera på ett visst sätt. Den ovanstående stimulansen bygger frustrerat upp ett lager av kemikalien, och det är detta som orsakar reaktionen även efter det att stimulansen upphört. Men jag är inte medicinare så det är bara en teori.

Tillägg 2016-09-28

Fenomenet kallas Kohnstamm fenomenet, se Kohnstamm's_phenomenon och länk 1 och 2. Videon är från länk 1.


/Peter E

Nyckelord: *fysiologi [12];

1 http://www.sciencemag.org/news/2014/09/science-floating-arm-trick
2 http://www.thenakedscientists.com/HTML/questions/question/1774/

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.