Svar:
För att reda ut detta så börjar vi från början:
Vad är en kraft? Jag brukar lite tillspetsat säga
att “Krafter finns inte“. Vad som vi ser i naturen
är att olika kroppar påverkar varandra: Vi sparkar
iväg en fotboll, vi stänger en dörr, två magneter attraherar varandra,
jorden accelererar simhopparen som faller osv. Allt detta är exempel
på mekanisk påverkan av en kropp på en annan.
För att beskriva denna mekaniska påverkan inför man i fysiken kraftbegreppet.
Alla krafter är alltså “bara teoretiska“. Krafter finns alltså bara
i den fysikaliska teorin (eller modellen om du så vill). När en
kropp påverkas av en annan kropp, vilket vi beskriver med en kraft
så deformeras eller accelereras kroppen. Ofta sker naturligtvis
bägge sakerna samtidigt. Tänk på en tennisboll som slås iväg med
ett racket. För att beräkna accelerationen använder man Newtons lag:
F =ma. En fråga som då genast uppstår är: Relativt vilket system
ska accelerationen beräknas?

Fundera: En kropp ligger still på jorden. Ligger den
still i förhållande till solen? Det är väldigt svårt att säga vad
som "ligger still". För att Newtons accelerationslag ska gälla måste
accelerationen beräknas i förhållande till ett system som "ligger stilla".
Men ibland tycker man det är lämpligt att säga att en kropp rör sig relativt
något som inte "ligger stilla". Tänk på en karusell.
Du sitter still i karusellen och vill räkna ut de krafter som verkar på dig.
Man kan då "låtsas" att Newtons kraftlag gäller även om din rörelse
relateras till den roterande karusellen, men man måste då införa en ny typ av
krafter nämligen tröghetskrafter. Centrifugalkraften är en sådan tröghetskraft.
Dessa krafter beskriver inte påverkan mellan kroppar på samma sätt som
"riktiga krafter". Använder man tröghetskrafterna korrekt så ger det
precis samma resultat som om man endast räknar med "vanliga" krafter.


Varning! Det är en stor risk att man blandar ihop vanliga krafter med
tröghetskrafter och jag tycker nog att man i de flesta fall bör hålla sig
till de vanliga krafterna. Men det finns några problemställningar där
tröghetskrafter är naturliga.

Problem: Som ett test på om du kan använda
tröghetskrafter korrekt får du här ett problem. Vad skulle
tyngdaccelerationen vara vid ekvatorn om jorden inte
roterade? Räkna ut detta både med och utan tröghetskrafter!
2000-03-31

Svar:
Enligt den starkt förenklade teorin som finns i gymnasieläroböcker så är även den maximala friktionskraften som finns vid vilofriktion oberoende av kontaktytans storlek. (Jag förmodar det är detta du menar.)

Försök: Tag ett föremål t ex en träkloss och lägg på en linjal. Luta linjalen tills klossen börjar glida. Lägg nu klossen med en annan sida ner som har en annan area och gör om försöket!
1997-03-20

Svar:
Luften har en större lyftkraft på den fyllda ballongen men
luften inne i ballongen väger också. Dessa två effekter
tar ut varandra om lufttrycket inne i ballongen är samma som lufttrycket
utanför.

För en uppblåst (gummi)ballong gäller att lufttrycket
är högre inne i ballongen (för att hålla emot ballongens elasticitet) och då är densiteten högre och därmed tyngden av luften
inne i ballongen större än lyftkraften, så den fyllda ballonen är tyngre.

En plastballong som inte expanderar väger däremot lika mycket fylld som ofylld om lufttrycket inne i ballongen är detsamma som utanför.
/ GO/lpe 1997-03-20

Svar:
När man funderar över frågeställningar som denna
är det lämpligt att använda den grundläggande principen:
Tyngdpunkten för ett isolerat system kan endast ändras av
yttre krafter.

Vi betraktar Dig och båt samt stenen som ett system. Tyngdpunkten
för detta system ligger still från början. När Du
kastar stenen bakåt så rör sig båten framåt
så att tyngdpunkten fortfarande ligger still. Om nu stenen landar
i båten och stannar där så måste båten ligga
still. Eventuellt har den flyttat sig något.

Stenen kan inte ändra sin massa när den flyger om den inte
bryts upp i delar därför är denna frågeställning
ofysikalisk.

Försök Stå på något lättrörligt
typ skateboard eller rollerblades och kasta en sten. Vad händer? Du
kan få bättre effekt genom att spruta med en vattenslang.

Detta försök visar principen för en raketmotor.
1997-03-20

Svar:
På en vanlig traktor så driver endast bakhjulen. Framhjulen behövs då endast för att styra traktorn och därför behöver de inte vara så stora. Även avancerade sportbilar och tävlingsbilar har olika stora fram- resp bakhjul
1997-03-20

Svar:
Kapillärkraften är resultatet av adhesion (kraft mellan två olika ämnen t.ex. glas och vatten) och ytspänning. Adhesionen mellan vattnet och rörets väggar (se figuren) orsakar en uppåtriktad kraft på vätskan vid väggen. Ytspänningen vill minimera den fria vattenytan, så den orsakar att hela vattenpelaren lyfts upp. Ju smalare rör desto mer dominerar adhesionskraften över vattenpelarens tyngd. Vattnet stiger alltså högre ju smalare röret är. Se vidare Kapillärkraft.

Ett exempel
på motsatt effekt är kvicksilver i glasrör. Medan vattnets yta i ett
smalt rör buktar synligt "nedåt" (kanterna kryper upp på glasväggarna)
gör kvicksilver tvärtom; det bildar istället en liten bula uppåt. Kvicksilverpelaren trycks alltså neråt.

Försök: Häll lite vatten i en bägare och fyll den med sand. Vad händer med vattnet? Vad har detta för konsekvenser ute i naturen?

Se även länk 1, ytspänning, kapillaritet, kapillärkraft och Capilary_action.

Vad bestämmer höjden på vätskepelaren?

(Vi följer i första hand framställningen i länk 1.) Lyftkraften ges av

F_kapillär = T2pr

T är specifika kapillärkraften (T=gcosq där g är ytspänningen och q är kontaktvinkeln vätska-rörvägg. Det är alltså genom ett q större än 90 grader som man får en negativ lyftkraft som t.ex. trycker ner kvicksilverpelaren, se Capilary_action.

2pr är omkretsen av röret (längden på gränslinjen vätska-rör).

Om höjden på vätskepelaren är h är volymen hpr². Med densiteten r blir den nedåtriktade kraften

F_tyngd = rhpr²g

Om vi för jämvikt sätter de båda krafterna lika får vi

T2pr = rhpr²g dvs

h = 2T/(rgr)

För vatten och glasrör är T = 0.0684 J/m (Capilary_action). Höjden blir alltså

h = 0.14/(100010r) m = 1.410^-5/r

För radien r = 0.1 mm = 0.0001 m blir höjden

h = 1.410^-5/0.0001 = 0.14 m = 140 mm

/Peter E 1998-12-15

Svar:
Så länge
hönsen flyger på samma höjd så minskar inte trycket
på hjulen. Jag har förutsatt att att flaket är täckt.
Är flaket öppet så kan naturligtvis hönsen flyga en
annan väg och sedan landa på flaket.

Fundera Antag Du ska gå över en bro med två
klot. Bron tål tyngden av Dig + ett klot. Kan Du gå över
bron genom att "bolla" med kloten på¨sådant sätt
att Du enbart har ett klot i handen samtidigt?
2000-03-31

Svar:
Betrakta systemet glasburk + luft + flugor. Vågen mäter den sammanlagda massan av detta. Om locket inte är på kan det bli luftströmmar ut eller in i burken som komplicerar det hela. Om flugorna är nära botten så torde ingen luft strömma vid locket men om de flyger nära kanten så blir det säkert strömningar!

Fundera Flugorna måste flyga på samma höjd hela tiden för att resonemanget ska hålla. Vad händer om flugorna "dyker" inne i burken?

1997-03-20

Svar:
Antag att Du lägger en isbit i vattnet och fyller på vatten så
att glaset blir fullt till kanten.

Fundera Hur mycket vatten rinner ut när isen smälter?

Svaret är att inget vatten rinner ut för när isbiten
smälter så minskar volymen och det smälta vattnet får
precis rum i "den grop" i vattnet som isbiten gjorde.

Fundera Vad säger Arkimedes princip om detta?

Precis som Du säger kommer vattnets temperatur att ha en viss betydelse
men det kommer även glasets temperatur att ha. Glaset utvidgar sig
när det värms medan vatten "drar ihop sig" när
temperaturen stiger från 0 till 4 grader Celsius för att vid
ytterliggare uppvärmning bete sig normalt dvs utvidga sig.

Fundera Vad händer med världshaven när isen som
flyter på vattnet smälter?

2000-03-31

Svar:
Jag förmodar Du menar lagerkrafter. Det är krafter som verkar
på en roterande axel t ex i en motor från de lager som håller
axeln på plats.

Försök Du kan själv pröva lagerkrafter genom
att t ex hålla ett cykelhjul med förlängd axel som snurrar.
Normalt användes sådana hjul för att visa vad som händer
när man ändrar axelns riktning men Du kan &34;uppleva&34;
lagerkrafter om Du sätter fast vikter i hjulet så det kommer
i obalans.

1 Nej, de utför inget arbete.

2 Ja, det kan man men det kräver en teori som ligger ganska högt
över gymnasiefysiken.

3 Ett kraftfält är konservativt om nettoarbetet att föra
en kropp i en sluten bana är = 0. Detta innebär att om man lyfter
upp en vikt och släpper den så får man lika mycket rörelseenergi
efter fallet som det arbete som krävdes att lyfta vikten.

2000-03-31