2.1 Introduktion till mekaniken - Newtons tre lagar
FörberedandeFysik
(16 mellanliggande versioner visas inte.) | |||
Rad 11: | Rad 11: | ||
====Innehåll==== | ====Innehåll==== | ||
- | * Fysikens bakgrund och program | + | :* Fysikens bakgrund och program |
- | * Fysikaliska storheter | + | :* Fysikaliska storheter |
- | * Krafter | + | :* Krafter |
- | * Newtons tre lagar | + | :* Newtons tre lagar |
====Läromål==== | ====Läromål==== | ||
Rad 20: | Rad 20: | ||
Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att: | Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att: | ||
- | * Definiera fysikalisk storhet. | + | :* Definiera fysikalisk storhet. |
- | * Redogöra för SI-systemet, mätetal och enheter, grundstorheter och grundenheter samt härledda enheter. | + | :* Redogöra för SI-systemet, mätetal och enheter, grundstorheter och grundenheter samt härledda enheter. |
- | * Skilja mellan storhet, enhet och mätetal. | + | :* Skilja mellan storhet, enhet och mätetal. |
- | * Ställa upp och räkna ut härledda enheter från grundenheter samt tiopotenser (talfaktorer) i enheter. | + | :* Ställa upp och räkna ut härledda enheter från grundenheter samt tiopotenser (talfaktorer) i enheter. |
- | * Redogöra för kraftbegreppet, olika typer av grundläggande krafter och växelverkan samt fenomenologiska krafter. | + | :* Redogöra för kraftbegreppet, olika typer av grundläggande krafter och växelverkan samt fenomenologiska krafter. |
- | * Redogöra för begreppet massa samt samband mellan kraft, massa och acceleration. | + | :* Redogöra för begreppet massa samt samband mellan kraft, massa och acceleration. |
- | * Beskriva vad Newtons tre lagar innebär för en kamrat som inte läst fysik. | + | :* Beskriva vad Newtons tre lagar innebär för en kamrat som inte läst fysik. |
- | * Skilja mellan tyngd och massa. | + | :* Skilja mellan tyngd och massa. |
- | * Ställa upp och räkna ut kraft och acceleration med Newtons andra lag. | + | :* Ställa upp och räkna ut kraft och acceleration med Newtons andra lag. |
- | * Skilja mellan modell och verklighet. | + | :* Skilja mellan modell och verklighet. |
- | * Förklara varför fysiken är viktig i samhället | + | :* Förklara varför fysiken är viktig i samhället |
- | * Värdera olika synsätt och föreslå en "bästa" metod för att med observationer, mätningar och modeller beskriva vår omvärld.</div> | + | :* Värdera olika synsätt och föreslå en "bästa" metod för att med observationer, mätningar och modeller beskriva vår omvärld.</div> |
+ | |||
+ | FÖRFATTARE: Göran Karlsson, KTH Mekanik | ||
Rad 38: | Rad 40: | ||
Fysiken har en lång historia. Redan Galileo Galilei lade på 1600-talet grunden till fysiken som en experimentell vetenskap där idéer och experiment samverkar med teori (teoretisk fysik) för att urskilja tillförlitlig kunskap. | Fysiken har en lång historia. Redan Galileo Galilei lade på 1600-talet grunden till fysiken som en experimentell vetenskap där idéer och experiment samverkar med teori (teoretisk fysik) för att urskilja tillförlitlig kunskap. | ||
- | Gallileo Gallilei, målning av Justus Sustermans (1636). | + | Gallileo Gallilei, målning av Justus Sustermans (1636).[[Bild:galileo.jpg|right]] |
Fysiken arbetar med teorier, modeller och experiment. Genom resultat från experiment sammanställs kunskapen i en teori och genom att jämföra beräkningar från olika matematiska modeller man gör av sitt experiment, undersöker man hur väl teorin och modellen överensstämmer med verkligheten. Ofta får man därvid förändra teorin och modellen till dess teorin och modellen kan beskriva verkligheten. | Fysiken arbetar med teorier, modeller och experiment. Genom resultat från experiment sammanställs kunskapen i en teori och genom att jämföra beräkningar från olika matematiska modeller man gör av sitt experiment, undersöker man hur väl teorin och modellen överensstämmer med verkligheten. Ofta får man därvid förändra teorin och modellen till dess teorin och modellen kan beskriva verkligheten. | ||
Rad 44: | Rad 46: | ||
=Fysikaliska storheter= | =Fysikaliska storheter= | ||
- | Fysikalisk storhet eller kort storhet är ett viktigt begrepp i fysiken. En storhet är en egenskap som kan mätas eller beräknas. I klassisk fysik kan storheterna entydigt mätas med hjälp av någon mätmetod och en sådan storhet sägs då vara operationellt definierad. I kvantmekaniken arbetar man även med storheter som inte är operationellt definierade; de storheter som i kvantmekaniken kan definieras operationellt kallas observabler. | + | <i>Fysikalisk storhet</i> eller kort <i>storhet</i> är ett viktigt begrepp i fysiken. En storhet är en egenskap som kan mätas eller beräknas. I klassisk fysik kan storheterna entydigt mätas med hjälp av någon mätmetod och en sådan storhet sägs då vara <i>operationellt definierad</i>. I kvantmekaniken arbetar man även med storheter som inte är operationellt definierade; de storheter som i kvantmekaniken kan definieras operationellt kallas <i>observabler</i>. |
=Krafter= | =Krafter= | ||
- | Fyra typer av grundläggande krafter eller växelverkningar finns: | + | Fyra typer av <i>grundläggande krafter</i> eller växelverkningar finns: |
:* Gravitationskraften | :* Gravitationskraften | ||
Rad 55: | Rad 57: | ||
:* Svag växelverkan | :* Svag växelverkan | ||
- | Samverkan mellan flera av de grundläggande krafterna eller approximationer till dessa ger upphov till fenomenologiska krafter att använda i olika modeller: | + | Samverkan mellan flera av de grundläggande krafterna eller approximationer till dessa ger upphov till <i>fenomenologiska krafter</i> att använda i olika modeller: |
:* Tyngdkraft | :* Tyngdkraft | ||
Rad 62: | Rad 64: | ||
:* Elastisk kraft | :* Elastisk kraft | ||
:* etc. | :* etc. | ||
- | |||
=Newtons tre lagar= | =Newtons tre lagar= | ||
Rad 70: | Rad 71: | ||
'''Newtons andra lag (kraftlagen, kraftekvationen):''' | '''Newtons andra lag (kraftlagen, kraftekvationen):''' | ||
- | Varje kropp som påverkas av en kraft | + | Varje kropp som påverkas av en kraft <math>\mathbf F</math> erhåller en acceleration <math>\mathbf a</math> som är direkt proportionell mot kraften: <math>\mathbf F = m \mathbf a</math> samt omvänt proportionell mot kroppens massa <math>m</math> dvs: <math>\mathbf a = \mathbf F/ m</math>. |
'''Newtons tredje lag (lagen om verkan och motverkan):''' | '''Newtons tredje lag (lagen om verkan och motverkan):''' | ||
Mot varje kraft på en kropp svarar en lika stor men motsatt riktad kraft på en annan kropp. | Mot varje kraft på en kropp svarar en lika stor men motsatt riktad kraft på en annan kropp. | ||
- | |||
- | |||
<div class="inforuta" style="width: 580px"> | <div class="inforuta" style="width: 580px"> | ||
Rad 81: | Rad 80: | ||
===Lästips=== | ===Lästips=== | ||
- | Läs först i HEUREKA! Fysik kurs | + | :'''Läs först''' i HEUREKA! Fysik kurs 1 kap 1 Fysik sid 8–18, kap 2:2 Tyngdkrafter sid 21-22 samt kap 11:4–11:7 Kraft och rörelse sid 254–262. |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | :'''Läs därefter''' i HEUREKA! Fysik kurs 2 kap 1 Utforska världen sid 8-10 samt sid 377 i HEUREKA! Fysik kurs 1. | |
- | + | :'''Om storheter och krafter''' | |
- | + | :'''Läs ordentligt''' i HEUREKA! Fysik kurs 1 sid 10 Vetenskapens metoder, sid 15–16 Potenser och prefix samt sid 12 Grundenheter och härledda enheter. | |
- | + | :'''Om Newtons lagar''' | |
- | Läs | + | :'''Läs ordentligt''' i HEUREKA! Fysik kurs 1 sid 254-259 Tröghetslagen - Newtons första lag, Kraft, massa och acceleration samt Kraftekvationen - Newtons andra lag. |
===Länktips=== | ===Länktips=== | ||
- | Läs mer om Galileis världsbild. | + | :[http://home.swipnet.se/arrack/hist/astrutv.html Läs mer om Galileis världsbild.] |
- | Vill du veta mer om Galileis liv och forskning läs på Sv Wikipedia.</div> | + | :[http://sv.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei Vill du veta mer om Galileis liv och forskning läs på Sv Wikipedia.]</div> |
Nuvarande version
Teori | Övningar |
Mål och innehåll
Innehåll
- Fysikens bakgrund och program
- Fysikaliska storheter
- Krafter
- Newtons tre lagar
Läromål
Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
- Definiera fysikalisk storhet.
- Redogöra för SI-systemet, mätetal och enheter, grundstorheter och grundenheter samt härledda enheter.
- Skilja mellan storhet, enhet och mätetal.
- Ställa upp och räkna ut härledda enheter från grundenheter samt tiopotenser (talfaktorer) i enheter.
- Redogöra för kraftbegreppet, olika typer av grundläggande krafter och växelverkan samt fenomenologiska krafter.
- Redogöra för begreppet massa samt samband mellan kraft, massa och acceleration.
- Beskriva vad Newtons tre lagar innebär för en kamrat som inte läst fysik.
- Skilja mellan tyngd och massa.
- Ställa upp och räkna ut kraft och acceleration med Newtons andra lag.
- Skilja mellan modell och verklighet.
- Förklara varför fysiken är viktig i samhället
- Värdera olika synsätt och föreslå en "bästa" metod för att med observationer, mätningar och modeller beskriva vår omvärld.
FÖRFATTARE: Göran Karlsson, KTH Mekanik
Fysikens bakgrund och program
Fysiken har en lång historia. Redan Galileo Galilei lade på 1600-talet grunden till fysiken som en experimentell vetenskap där idéer och experiment samverkar med teori (teoretisk fysik) för att urskilja tillförlitlig kunskap.
Gallileo Gallilei, målning av Justus Sustermans (1636).Fysiken arbetar med teorier, modeller och experiment. Genom resultat från experiment sammanställs kunskapen i en teori och genom att jämföra beräkningar från olika matematiska modeller man gör av sitt experiment, undersöker man hur väl teorin och modellen överensstämmer med verkligheten. Ofta får man därvid förändra teorin och modellen till dess teorin och modellen kan beskriva verkligheten.
Fysikaliska storheter
Fysikalisk storhet eller kort storhet är ett viktigt begrepp i fysiken. En storhet är en egenskap som kan mätas eller beräknas. I klassisk fysik kan storheterna entydigt mätas med hjälp av någon mätmetod och en sådan storhet sägs då vara operationellt definierad. I kvantmekaniken arbetar man även med storheter som inte är operationellt definierade; de storheter som i kvantmekaniken kan definieras operationellt kallas observabler.
Krafter
Fyra typer av grundläggande krafter eller växelverkningar finns:
- Gravitationskraften
- Elektromagnetiska kraften
- Stark växelverkan
- Svag växelverkan
Samverkan mellan flera av de grundläggande krafterna eller approximationer till dessa ger upphov till fenomenologiska krafter att använda i olika modeller:
- Tyngdkraft
- Friktionskraft
- Normalkraft
- Elastisk kraft
- etc.
Newtons tre lagar
Newtons första lag (tröghetslagen): Varje kropp förblir i vila eller likformig rörelse om och endast om den inte av krafter tvingas ändra sitt rörelsetillstånd.
Newtons andra lag (kraftlagen, kraftekvationen): Varje kropp som påverkas av en kraft \displaystyle \mathbf F erhåller en acceleration \displaystyle \mathbf a som är direkt proportionell mot kraften: \displaystyle \mathbf F = m \mathbf a samt omvänt proportionell mot kroppens massa \displaystyle m dvs: \displaystyle \mathbf a = \mathbf F/ m.
Newtons tredje lag (lagen om verkan och motverkan): Mot varje kraft på en kropp svarar en lika stor men motsatt riktad kraft på en annan kropp.
Råd för inläsning
Lästips
- Läs först i HEUREKA! Fysik kurs 1 kap 1 Fysik sid 8–18, kap 2:2 Tyngdkrafter sid 21-22 samt kap 11:4–11:7 Kraft och rörelse sid 254–262.
- Läs därefter i HEUREKA! Fysik kurs 2 kap 1 Utforska världen sid 8-10 samt sid 377 i HEUREKA! Fysik kurs 1.
- Om storheter och krafter
- Läs ordentligt i HEUREKA! Fysik kurs 1 sid 10 Vetenskapens metoder, sid 15–16 Potenser och prefix samt sid 12 Grundenheter och härledda enheter.
- Om Newtons lagar
- Läs ordentligt i HEUREKA! Fysik kurs 1 sid 254-259 Tröghetslagen - Newtons första lag, Kraft, massa och acceleration samt Kraftekvationen - Newtons andra lag.