Svar:
Detta är en mycket bra fråga som många funderat över. Svaret på frågan gavs
av italienaren Galilei i slutet av 1500-talet.

Om du hoppar rakt upp inne i tåget så landar du
också på samma ställe (i tåget!) som du hoppade upp från. Tågets rörelse påverkarinte ditt hopp, sett ur ditt perspektiv. (Tåget måste gå rakt fram med konstant fart.) Sett från marken utanför tåget har du däremot rört dig i tågets riktning, eftersom du hade tågets fart framåt redan innan du hoppade upp i luften!

Det grundläggande förklaringen är Newtons första rörelselag, tröghetslagen (se Newtons_rörelselagar och Newton's_laws_of_motion): Ett föremål förblir i vila eller i likformig rörelse så länge inga yttre krafter verkar på föremålet. Du påverkas inte av någon kraft i tågets rörelseriktning när du hoppar, därför kommer du ner på samma plats du hoppade upp. Du fortsätter alltså att även i luften färdas framåt med tågets hastighet. Däremot påverkas du av en kraft neråt, tyngdkraften, och det är denna som gör att du ramlar ner igen.

Försök: Du kan själv göra ett liknande försök genom att gå framåt och samtidigt kasta en boll rakt upp i luften.
/GO/Peter E 1998-11-04

Svar:
Hej Sara!

Ni har gjort ett experiment för att undersöka tröghetslagen F=ma, Newtons andra rörelselag. Med de givna förutsättningarna väntar man sig idealiskt följande samband:

F = mg = (m+M)a

där mg är den accelererande kraften och m+M är massan som accelereras.

För det första är alla mätningar behäftade med osäkerheter (i bland oegentligt kallade fel). För försöket ni gjort kommer det sedan säkert in en systematisk felkälla: friktionen. Om ni kan mäta denna på ett oberoende sätt skulle ni kunna korrigera för den.

Möjligen skulle man till en del kunna få en uppfattning om friktionen genom att variera tyngden m. I en första approximation beror friktionen av M (proportionell mot normalkraften), och bör alltså bli av relativt mindre betydelse om m (och därmed kraften) ökas.

På min begäran skickade du följande mätdata (presentationen något modifierad):

 m (kg) M (kg) a (m/s2) M/m

 0.04 0.353 1.01 8.83

 0.05 0.353 1.13 7.06

 0.02 0.353 0.468 17.7

 0.02 0.516 0.332 25.8

 0.02 0.580 0.224 29.0

 0.03 0.353 0.693 11.8

 0.03 0.522 0.481 17.4

Utan friktion väntar vi oss att accelerationen a ges av

a = g/(1+M/m)

Tar vi hänsyn till en friktionskraft fMg får vi

a = (g-fMg/m)/(1+M/m)

Detta samband är plottat i nedanstående figur för f=0.5 och 1%.
Dina uppmätta data uppvisar lite spridning, men jag tycker att de stämmer relativt bra med kurvan för f=0.5%. Olika värden på M har markerats med olika symboler, men jag kan inte se någon systematik.

För att förbättra experimentet skulle man kunna ta fler mätpunkter för att få en bättre uppfattning om de tillfälliga mätfelen i bestämningen av accelerationen.

/Peter E 2005-02-24

Svar:
Olivia! Nationalencyklopedin säger: kraft, intuitivt ett välbekant vardagsbegrepp, men bakom sinnesförnimmelserna en svårfångad abstraktion.

Wikipedias definition är lite mer konkret (se Kraft): kraftbegreppet är en abstraktion inom fysiken för att förklara och beskriva orsaken till förändringar i ett systems rörelse.

Den grundläggande definitionen är att kraft är alla företeelser som ändrar en kropps rörelsemängd p = m·v:

F = dp/dt = d(mv)/dt = m·dv/dt = m·a

Det finns många olika sorters krafter. De fundamentala kraftverkningarna är gravitationskraft, den svaga kraften, elektromagnetisk kraft och färgkraften.

Sedan finns andra yttringar av kraft, t.ex. rekylkraft, friktionskraft och elastisk kraft. Se vidare Force.
/Peter E 2007-02-05

Svar:
Ibland formuleras Newtons tredje lag lite luddigt så att den är svårt att förstå. Den primära formuleringen i engelska Wikipedia
(Newton's_laws_of_motion) är

Whenever a particle A exerts a force on another particle B, B simultaneously exerts a force on A with the same magnitude in the opposite direction.

dvs

Två kroppar, A och B, påverkar alltid varandra med lika stora men motriktade krafter.

Här är det tydligt att partikel A påverkas av en kraft i en viss riktning och partikel B av en lika stor kraft i motsatt riktning. Om vi först betraktar hela systemet A+B, så tar krafterna mycket riktigt ut varandra. Det är precis som det skall vara - man kan inte lyfta sig själv i håret!

Partikel A påverkas av en kraft och kommer att röra sig i kraftens riktning. Partikel B påverkas av en lika stor kraft i motsatt riktning, så partikeln kommer att röra sig i motsatt riktning i förhållande till A. Detta är vad i vissa sammanhang kallas rekyl: kulan flyger ut ur geväret och geväret får en knuff bakåt. Anledningen till att kulan rör sig fortare är att den är mycket lättare än geväret.

Newtons tredje lag är alltså egentligen en följd av den lag vi använder i den moderna formuleringen av Newtons tredje lag: bevarande av rörelsemängd (massahastighet, mv) - Newton använde inte rörelsemängd i sin framställning.

Newtons tredje lag gäller för alla krafter: både för fotboll och för månens och jordens rörelse. En ivägsparkad fotboll påverkar spelaren som sparkar. Både jorden och månen rör sig i elliptiska banor kring den gemensamma tyngdpunkten. I båda fallen ligger den gemensamma tyngdpunkten stilla om vi inte har någon annan yttre påverkan.

Se även fråga [18363].
/Peter E 2008-03-20

Svar:
Maria! Bra idé att utnyttja barnens naturliga nyfikenhet! Det viktiga till att börja med är att utföra enkla experiment och försöka se samband. Fysikaliska lagar är ofta matematiska och teoretiska, och lämpar sig kanske inte för de yngsta. Dessutom kan vi fysiker aldrig svara på frågan varför? som barnen ofta ställer. Däremot kan man genom experiment och observationer se samband och beskriva hur?.

Länk 1 nedan ger lite tips om Lekplatsfysik och i länk 2 finns inbjudan till några Facebook-grupper modererade av Nationellt ResursCentrum för Fysik.

Just Newtons rörelselagar är ganska teoretiska och kanske lite svåra att realisera, se nedan. Att alla föremål faller lika fort (fritt fall och lutande plan) är ett enkelt faktum som också är svårt att visa eftersom luftmotstånd och friktion påverkar resultatet. Här är en demonstration som inte är helt enkelt att utföra: [13663].

En pendel (gunga) är relativt lätt att experimentera med, se fråga [14065]. Man kan t.ex. kontrollera att perioden är oberoende av massan och hur perioden beror av pendelns längd.

Här är några frågor som behandlar vad fysik är och lite tips om vad man kan göra: [17691], [15609], [15378] och [12126].

Newtons tre rörelselagar

1 En kropp förblir i vila eller i likformig rörelse så länge inga yttre krafter verkar på kroppen

Många tror att det behövs en kraft för att ett föremål skall röra sig. Stannar man motorn på en bil så stannar ju bilen efter ett tag. Men detta beror på att det finns bromsande krafter: luftmotstånd och friktion.

2 F = ma

Detta är definitionen av kraft, F. Accelerationen a är proportionell mot kraften. Massan m är proportionalitetskonstanten.

3 Två kroppar, A och B, påverkar alltid varandra med lika stora men motriktade krafter

Denna lag kan vara svår att tolka. Man ritar in två motriktade krafter och tycker att eftersom de är motriktade och lika stora så tar de ut varandra. Men vad lagen säger är att A påverkar B med samma kraft som B påverkar A. A påverkas alltså av en kraft, kraften från B. Den moderna formuleringen på den tredje lagen är att i ett slutet system bevaras rörelsemängden (massahastighet, mv).

Som synes är det inte helt lätt att göra förståeliga experiment på Newtons rörelselagar. Men det finns massor av enklare experiment: Arkimedes princip (vad flyter), optik (reflektion, brytning), ljud (musikinstrument), färger (blandning av färger). På sidan under länk 1 finns några enkla mekanikexperiment.
/Peter E 2011-12-20