Hej!
Här kommer min hemsida för demonstrationerna!
MVH
Marie
Välkommen till Maries hemsida om fysik!
Den här hemsidan kom till under kursen FYL 200 då vi lärarstuderande fick till uppgift att ta fram olika laborationer inom fysik. Dessa laborationer skall senare kunna användas som underlag i skolundervisningen och därför finnas att tillgå för lärare runt om i Sverige.
Jag valde att ta fram laborationer som handlar om kraftmoment och jämvikt.
Skicka gärna ett mail med synpunkter eller frågor till
marie.abelsson@home.se<link>
För att se laborationerna, klicka på knapparna!
<link>
Jämvikt
Det finns tre olika jämvikts lägen. Dessa tre varierar beroende på hur de förhåller sig till ett föremåls tyngdpunkt (tyngdpunkten markeras med X i bilderna).
Stabilt jämviktsläge: Tyngdpunkten finns rakt under den punkt föremålet vrids kring. Svänger man föremålet kring vridaxeln kommer föremålet, då det stannat, att inta ursprungspositionen och åter befinna sig i stabilt jämviktsläge.
bild 1
Labilt jämviktsläge: Tyngdpunkten finns rakt ovanför vridpunkten. Sätter man föremålet i svängning kommer det, när svängningen har upphört, inta ett stabilt jämviktsläge.
bild 2
Obestämt jämviktsläge: Om föremålet har sin vridaxel i tyngdpunkten så kan man placera föremålet i vilken position som helst och föremålet är fortfarande i jämvikt. Efter det att föremålet har varit i svängning kommer det att hitta ett nytt obestämt jämviktsläge.
bild 3
Laboration 1
Jämvikt
I denna laboration undersöker vi momentlagen som säger att kraftmomenten, vid jämnvikt, är lika stora medurs som moturs. Ett lätt sätt att göra detta är att använda en gungbräda.
En gungbräda kan jämföras med ett obestämt jämviktsläge där två vridmoment vrider åt var sitt håll.
bild 4
Du behöver:
* en planka
* något att balansera plankan på
* måttband
* våg
* vikter (t.ex. elever eller tyngder)
Såhär kan du göra:
Balansera först plankan så att den befinner sig i jämvikt. Be sedan två elever att sätta sig så att plankan fortfarande balanserar jämt.
Har du inte tillgång till en stor planka så kan du placera vikter på en mindre bräda.
Variera sedan vikterna på axelns sidor och mät avstånden från tyngderna till brädans vridpunkt. Väg sedan de olika vikterna och jämför dessa med de uppmätta avstånden.
Kan eleverna finna något samband?
Teori:
Kraftmomenten på de olika sidorna om vridaxeln måste vara de samma för att plankan skall inta ett jämviktsläge. Kraftmomenten regleras genom att en tyngre person sitter närmare brädans vridaxel än den lättare personen.
bild 5
M1 = M2
M1 = m1 * g * l1
M2 = m2 * g * l2
F = m * g
M = kraftmoment (Nm)
F = kraft (N)
l = momentarm (m)
m = massan på vikterna eller eleverna (kg)
g = jordens tyngdacceleration (m/s2)
Kraftmoment
Kraftmomentet beskriver varför det är lättare att skruva upp en mutter med en lång skiftnyckel än med en kort. Kraftmomentet som verkar i vridpunkten (V) är beroende av den kraft (F) man tillför och hur lång momentarm (l) man använder sig av. Lång momentarm ger större kraftmoment (M) än en kort momentarm, då man tillför samma kraft.
M = F * l
bild 1
Laboration 1
Kraftmoment
Denna laboration går ut på att undersöka hur effektiva olika verktyg är. Lättas att göra detta är om man använder verktyg av olika former och storlekar.
Du behöver:
* olika verktyg, till exempel saxar, skiftnycklar, hammare, kofot, spett, skruvmejslar, kapsylöppnare m.m.
* måttband
* en "hjälpperson"
Såhär kan du göra:
* Be hjälppersonen att vrida upp en hårt åtdragen mutter med hjälp av en kort skiftnyckel. Skruven bör inte kunna lossas!! Be sedan att samma person lossa muttern med hjälp av den långa skiftnyckeln. Detta kommer då att gå lättare!
* Jämför en lång kofot med en mindre. Vilken är lättast att använda om man skall bända upp något som sitter ihop hårt, till exempel en packlåda, den långa eller den korta kofoten?
* Be hjälppersonen att slå ned två spikar med två olika långa hammare. Med vilken hammare krävs minst slag för att slå i spiken?
Teori:
Kraftmomentet på muttern ökar då man använder en lång momentarm istället för en kort (vid konstant kraft). Därför bör en person göra båda delmomenten i en laboration, så att man använder samma kraft i båda momenten. Detta visas i följande formel:
M = F * l
bild 2
M = kraftmoment (Nm)
F = kraft (N)
l = momentarm (m)
Laboration 2
Kraftmoment
Denna laboration går ut på att undersöka hur avstånd och kraft beror av varandra för att utföra ett kraftmoment.
Du behöver:
* specialställning enligt bild 3 (eller något liknande)
* två dynamometrar med olika graderingar
bild 3
Såhär kan du göra:
Kroka i dynamometern i en krok och lyft momentarmen tills det precis tar emot, läs av kraften som mäts på dynamometern. Mät sedan sträckan mellan vridpunkten och den krok du använt. Upprepa proceduren på de andra krokarna. Undersök sedan sambanden mellan sträckorna och de krafterna som uppmättes. Finns det något samband?
Teori:
Då man lyfter till samma höjd vid varje mätning utför man samma kraftmoment. Momentarmens längd varierar dock, vilket leder till att den uppåtlyftande kraften också kommer att variera.
M = F * l
bild 4
(lång momentarm - liten uppåtlyftande kraft)
bild 5
(kort momentarm - stor uppåtlyftande kraft)
M = kraftmoment (Nm)
F = kraft (N)
l = momentarm (m)
