Fy2 : Rörelse och kraft

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

1

Del 1 36-42 Längd och SI-systemet 36-1 Vilket ord används i fysiken om föremål i allmänhet, små eller stora? 37-1 Hur många meter är det ungefär längs jordytan från ekvatorn till nordpolen? 39-1 Skriv som tiopotens a) 10 000 b) 1 000 000 c) 0,0001 d) 0,000 001 40-1 Ge tre exempel på storheter 40-2 Vad kallas det internationella måttsystemet? 41-1 Vilka är de fyra första grundstorheterna i SI-systemet och deras symboler? 41-2 Vilka är deras grundenheter och symbolerna för dessa? 42-1 Skriv ned prefixen och deras symboler för a) tusendel b) hundradel c) tiondel d) tusen e) miljon f) miljard 42-2 Vilken är den enda grundenheten som innehåller ett prefix? 42-3 Symbolen m kan betyda tre olika saker. Vilka? Del 2 43-44 Area och volym 43-1 Vilken är symbolen och SI-enheten för area? 43-2 Hur många kvadratmeter finns det i en 1 hektar (ett fält som är 100 m brett och 100 m långt) 43-3 Hur många a) dm2 b) cm2 c) mm2 finns det i 1 m2 ? 44-1 Vilken är symbolen och SI-enheten för volym? 44-2 Vilket är ett vanligare namn på enheten 1 dm3 ? 44-3 Vilken volymenhet är lika stor som 1 milliliter = 1 ml? 44-4 Hur många a) dm3 b) cm3 c) mm3 finns det i 1 m3 ? Del 3 45-48 Massa och densitet 45-1 Hur många kg är 4,5 t? 46-1 Vad händer om man sätter i vatten a) ett föremål med densiteten 2 kg/dm3 b) ett föremål med densiteten 0,5 kg/dm3 46-2 Det gäller att 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 . Förvandla a) 2,3 g/cm3 till kg/m3 b) 800 kg/m3 till g/cm3. 47-1 Symbolen för densitet är en grekisk bokstav som finns i namnet "Rhodos". Vilken? 47-2 Vilken densitet har en vätska om 200 liter av den väger 150 kg? 47-3 Formeln för densitet kan skrivas på tre sätt ρ=m/V

m = ρV

V=m/ρ

Beräkna a) densiteten ρ då m = 300 kg och V = 0.4 m3 b) massan då ρ = 3.0 g/cm3 och V = 12 m3 c) volymen då m = 85 kg och ρ = 1.7 g/cm3 48-1 Ge exempel på något som kan vara en variabel i naturvetenskapen. 48-2 I koordinatsystemet på s. 48 har den vågräta axeln fel storhet men rätt enhet. Vilken storhet borde den ha? 48-3 Använd koordinatsystemet för att avgöra vilken massa 80 cm3 skulle ha

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

2

48-4 Beräkna vilken massa volymen 80 cm3 har om densiteten är 1.6 g/cm3 Del 4 49-54 Sträcka och hastighet 50-1 Vad betyder likformig rörelse? 50-2 Vad kallas en rörelse där hastigheten ändras (speciellt om den ökar)? 50-3 Vad kallas en rörelse där hastigheten minskar? 51-1 En löpare springer ett varv längs innersta banan på en idrottsarena. Vilken var a) sträckan som sprangs b) förskjutningen ? 51-2 Ett tåg rör sig först 300 m framåt och sedan 200 m bakåt längs en rak bana. Vilken var den totala a) sträckan b) förskjutningen ? 51-3 Vad kallas en storhet som har en bestämd riktning? 52-1 Hur många sekunder är det på a) en timme b) ett dygn c) ett år (365 dagar) 53-1 Hastigheten v, vägen (= sträcka eller förskjutning) s och tiden t kan för likformig rörelse beräknas med formlerna

v=s/t

s = vt

t=s/v

Beräkna a) hastigheten v i meter/sekund då s = 2,5 km och t = 1 min 40 s b) sträckan s i meter då v = 25 m/s och t = 25 s c) tiden t i sekunder då s = 0.75 km och v = 20 m/s 53-2 Om man gör en graf av likformig rörelse med tiden på x-axeln och sträckan på yaxeln blir det en rät linje. Hur tror du att linjen förändras om man a) rör sig med en högre hastighet b) står stilla c) rör sig bakåt 53-3 Om gör en graf av likformig rörelse med tiden på x-axeln och hastigheten på yaxeln blir det en vågrät linje. Vad skall man beräkna ytan (arean) av för att få reda på vägen man rört sig? 53-4 För att omvandla mellan hastighetsenheterna km/h och m/s gäller att dividera med 3,6 gånger 3,6 km/h =============> m/s m/s ============> km/h Förvandla a) 72 km/h till m/s b) 13 m/s till km/h Del 5 56-59 Acceleration 56-1 När en kropp rör sig med acceleration kan man beräkna accelerationen med formeln a = (v - v0) / t där a = accelerationen, v0 = begynnelsehastigheten, v = sluthastigheten och t = tiden. I boken används andra symboler för två av dessa storheter. Vilka? 56-2 Vilken enhet har accelerationen, om hastigheterna ges i m/s och tiden i s? 56-3 Fyra storheter kan beräknas med formlerna

a = (v - v0)/t

t = (v-v0)/a

v = v0 + at

Beräkna a) a då v0 = 5 m/s, v = 20 m/s, t = 3.0 s b) t då v = 230 m/s, v0 = 170 m/s, a = 4.0 m/s2 c) v då v0 = 0.7 m/s, a = 0.05 m/s2, t = ½ minut d) v0 då v = 360 km/h, a = 5.0 m/s2, t = 14 s

v0 = v - at

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

3

56-4 Om man gör en graf av accelererad rörelse med tiden på x-axeln och hastigheten på y-axeln blir det en rät linje. Hur förändras linjen om a) accelerationen är mindre? b) hastigheten är konstant? 57-1 Ungefär hur stor är accelerationen då något faller fritt, om vi inte bryr oss om luftmotståndet? 58-1 Ungefär hur stor sluthastighet uppnåt en fallande kropp utan fallskärm i praktiken p.g.a. luftmotståndet ? 59-1 En del av formeln för acceleration, v - v0 kan även symboliseras Δv (uttalas "delta v"). Vad står detta för? Del 6 55 Rotation och svängningsrörelse 55-1 Om något går runt i cirkel eller svänger fram och tillbaka kan man räkna antalet rotationsvarv eller svängningsrörelser per sekund. Vilken storhet får man då? 55-2 Vilken är enheten för denna storhet? 55-3 Om en radiostation sänder radiovågor med frekvensen 101 MHz, hur många gånger per sekund svänger vågorna? Del 7 60-66 Kraft och Newtons lagar 61-1 Vad kallas det att olika kroppar kan påverka hur de andra rör sig? 61-2 Nämn tre krafter som kan verka på avstånd utan att kropparna rör varandra. 61-3 Varför är kraften en vektorstorhet? 61-4 Nämn två krafter som verkar genom att kroppar berör varandra. 62-1 Hur lyder "Newtons tredje lag" (lagen om aktion och reaktion eller lagen om kraft och motkraft)? 62-2 Varför är det svårt att märka motkraften till tyngdkraften som drar ner ett fallande föremål till jorden? 62-3 Vilken kraft hindrar dig från att halka då du går på ett vanligt golv? 62-4 Vilken kraft hindrar dig vanligen från att sjunka genom golvet? 63-1 Hur lyder Newtons andra lag (dynamikens grundlag)? 64-1 Vilken symbol och enhet har kraften? 64-2 Newtons andra lag kan bekvämare skrivas som formlerna:

F = ma

a=F/m

m=F/a

där F = kraften i N, m = massan i kg och a = accelerationen i m/s2 . Beräkna a) F då m = 50 kg och a = 3.0 m/s2 b) a då F = 0.051 N och m = 0.3 kg c) m då F = 260 mN och a = 13 m/s2 64-3 Hur lyder Newtons första lag (tröghetslagen)? 64-4 Newtons andra lag gäller alla krafter. Speciellt för tyngdkraften = tyngden G och tyngdaccelerationen g kan formlerna i 64-2 skrivas som:

G = mg Beräkna

g=G/m

m=G/g

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

4

a) tyngdkraften på massan m = 50 kg på Jorden där g = ungefär 10 m/s2 b) tyngdkraften på massan m = 50 kg på Mars (se s. 58) c) Vilken planet är du troligen på om massan 2.0 kg har tyngden 17 N? Del 8 67-69 Friktion 68-1 Vad betyder vilofriktion (statisk friktion) ? 68-2 Vad betyder glidfriktion (rörelsefriktion) ? 68-3 För glidfriktionen gäller följande formler :

Fμ = μN

μ = Fμ/N

N = Fμ/μ

där Fμ = friktionskraften i newton, N = stödkraften (på horisontellt underlag lika stor som tyngdkraften G, men riktad uppåt i stället för nedåt), och μ = friktionskoefficienten (ett tal utan enhet, vanligen ett litet tal mellan 0 och 1). Beräkna: a) Fμ då μ = 0.20 och N = 5.5 N b) μ då Fμ = 12 N och N = 48 N c) N då Fμ = 30 N och μ = 0.15 d) massan av det glidande föremålet i c). Se uppgift 64-4 och anta att vi är på jorden och underlaget är horisontellt. [Samma formler gäller även för vilofriktionskraften men friktionskoefficienten är då vanligen lite högre]. 69-1 Vad är rullningsmotstånd? 69-2 Åt vilket håll är friktionskraften riktad då en bil kör genom en kurva? 69-3 Vad uppkommer ofta då glidfriktionen är stor? Del 9 70-72 Jämvikt och kraftmaskiner 70-1 Vad betyder tyngdpunkt? 70-2 Vad betyder stödyta? 70-3 Vad händer om lodlinjen (en tänkt linje rakt nedåt) för en stol inte träffar stödytan? 71-1 För att rulla en tung tunna upp till en högre nivå kan man använda ett lutande plan. Ju mindre vinkel den lutar i, desto lättare är det att rulla upp tunnan. Vad förlorar man på det? 72-1 Vad kallas en anordning som gör det möjligt att lyfta en stor last med en liten kraft som anbringas i ändan av en lång arm? 72-2 Enligt texten är det så att "(Vrid)momentets storlek bestäms av kraften och hävståndsarmens längd". Med formler kan detta skrivas enligt följande, där F = kraften i newton, r = armens längd i meter och M = momentet i newtonmeter.

M = Fr

F = M/r

r = M/F

Beräkna a) M då F = 200 N och r = 200 cm b) F då M = 20 Nm och r = 200 mm c) r då M = 20 Nm och F = 0.20 kN 72-3 När är en tvåarmad hävstång (t.ex. en gungbräda) i jämvikt?

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

5

Del 10 73-74 Tryck och hållfasthet 73-1 Vilken är SI-enheten för tryck? 73-2 För att beräkna tryck, kraft och area används följande formler, där p = tryck i Pa, F = kraft i N och A = area i m2: p = F/A F = pA A = F/p Beräkna a) p då F = 20 kN och A = 40 m2 b) F då p = 100 kPa och A = 0.55 m2 c) A då F = 90 mN och p = 15 Pa d) (svårare uppgift) Vilket tryck blir det mot bordsytan då en kub med sidlängden 2 cm och densiteten 2.7 g/cm3 ligger på den? (Ledning: Räkna först ut volymen, sedan massan, sedan tyngdkraften, sedan ytan och till sist trycket). Del 11 76-77 Lufttryck 76-1 Vad är luftens densitet i a) g/cm3 b) kg/m3 76-2 Vad är normalt lufttryck i a) pascal b) millibar c) bar d) (s.77) mmHg ("millimeter kvicksilver" 77-1 Vad kallas ett instrument som mäter lufttrycket? Del 12 88 Vinden 88-1 Varför stiger varm luft uppåt? 88-2 Vad är en isobar (på en väderkarta)? Del 13 98-100 Vattnets lyftkraft och tryck 98-1 Hur stor är vattnets lyftkraft på ett föremål som är under vatten? 99-1 Vad kallas det extra tryck som vattnets tyngd förorsakar när man är under vatten? 99-2 Hur djupt måste man dyka för att detta extra tryck skall bli lika stort som lufttrycket ovanför vattenytan? Del 14 285-286 Arbete och energi 285-1 Vad kallas det som görs då energi flyttas eller omvandlas till en annan form? 286-1 Då W = arbetet i joule (J), F = kraften F i newton (N) och s = vägen eller sträckan man rört sig i meter (m) gäller följande formler:

W = Fs

F = W/s

s = W/F

Beräkna a) W då F = 0.25 kN och s = 25 cm b) F då W = 60 mJ och s = 60 mm c) s då W = 55 MJ och F = 11 kN

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

6

Del 15 282-284 Rörelse- och lägesenergi 282-1 För rörelseenergin (kinetiska energin) Ek i joule, massan m i i kg och hastigheten v i m/s gäller formlerna:

Ek = mv2/2

m = 2Ek/v2

( v = √(2Ek/m) )

Beräkna a) rörelseenergin då m = 800 kg och v = 90 km/h = 25 m/s b) massan då Ek = 2 kJ och v = 200 m/s c) (svårare uppgift, för den som känner till kvadratrötter och har en fickräknare med sådan funktion) hastigheten då Ek = 2000 J och massan = 0.1 kg 283-1 För lägesenergin (potentiella energin) Ep i joule, massan m i kg, tyngdaccelerationen g i m/s2 (om inget annat anges antar vi att vi är på jorden där g = 10 m/s2) och höjden h i meter gäller formlerna:

Ep = mgh

m = Ep/gh

g = Ep/mh

h = Ep/mg

Beräkna a) Ep då m = 500g, h = 150 cm b) m då Ep = 12 kJ, h = 40 m c) g då Ep = 0.1 kJ, m = 30 t, h = 100 mm d) h då Ep = 0.8 MJ och m = 4 000 000 mg e) Vilken planet är du troligen på om om värdena i c) stämmer? (se sid. 58) Del 16 287-288 Effekt För effekten P i watt (symbol W), arbetet W i joule (symbol J) och tiden t i sekunder (symbol s) gäller följande formler. (Samma formler kan även användas med energi i stället för arbete).

P = W/t

W = Pt

t = W/P

Beräkna: a) P då W = 50 MJ och t = 100 s b) W då P = 45 mW och t = 4 minuter c) t då W = 300 kJ och P = 12 kW Experimentförslag Experiment 1. Längdmätning Mät a) längden av det givna föremålet med linjal b) längden av det givna föremålet med skjutmått c) tjockleken av det givna föremålet med mikrometerskruv d) längden, diametern, tjockleken eller annat för ett valfritt föremål med valfritt instrument

Fy2 (åk 7) Övningsuppgifter http://www.vasa.abo.fi/vos/vosusers/tillman/79/HFy2uppg.doc

7

Experiment 2. Area- och volymmätning Bestäm ungefärligen a) arean av det givna föremålet b) volymen av det givna kärlet c) den ungefärliga arean av klassrummets golv d) den ungefärliga volymen av luften i klassrummet Experiment 3. Massamätningar med olika typer av vågar a) Mät massan av det givna föremålet med balansvåg b) Mät massan av samma föremål med elektronisk våg. Experiment 4. Densitetsmätning för fasta föremål Bestäm genom mätningar volymen och massan för de givna föremålen. Beräkna därefter densiteten. Experiment 5 : Densitetsmätning för vätskor a) Bestäm volymen och massan för den givna vätskan med mätcylinder och våg. Beräkna densiteten. b) Bestäm vätskans densitet direkt med areometer. Experiment 6 : Mätning av medelhastighet Låt varje gruppmedlem gå fot för fot baklänges en given sträcka. Mät sträckan och tiden. Beräkna hastigheten i a) m/s b) km/h Experiment 7 : Pendelns frekvens Mät tiden för fem svängningar av en pendel. Beräkna tiden för en svängning och därefter pendelns frekvens. Experiment 8. Friktion. a) Mät massan av ett föremål och beräkna tyngdkraften på det. b) Lägg föremålet på ett horisontellt underlag och mät med newtonmeter den kraft som behövs för att sätta det i rörelse. c) Beräkna vilofriktionskoefficienten. Experiment 9. Jämvikt a) Välj två föremål med olika massa, och mät massan för båda samt beräkna tyngdkraften på dem. b) Placera det lättare föremålet i ena änden av en hävstång i jämvikt, och sök den plats på andra sidan där det tyngre skall placeras för att stången igen skall vara i jämvikt. c) Beräkna kraftmomenten på vardera sidan av stången och jämför dem.