Kraft och tyngdkraft

Kraft och dess mätning

• Kraft mäts i enheten Newton (N).
• Ett annat namn för kraftmätare är dynamometer.
• En dynamometer kan tillverkas med en fjäder och ett rör.

Tyngdkraft

• Tyngdkraften är alltid riktad neråt.
• Massan 100 gram har tyngden 1 N.
• Massan 1 kg har tyngden 10 N.
• Massan 10 kg har tyngden 100 N.
• Massan 0,65 kg har tyngden 6,5 N.
• Ett föremål som är upphängt i en dynamometer som visar 8 N har en vikt på ungefär 800 gram.
• Om massan är 10 kg och gravitationsaccelerationen är 9,82 m/s², har föremålet tyngden 100 N.
• Gravitation är den motkraft som drar oss ner på jorden.

Gravitationens påverkan

• Gravitationens storlek mellan två föremål avgörs av föremålens massor och avståndet mellan dem.
• Massa är ett mått på mängden materia i ett föremål (vikten), medan tyngd är jordens dragningskraft på föremålet.
• Om en våg visar 80 kg, är tyngden 800 N.
• 100 tändstickor som väger 9 g har en tyngd av 0,0009 N per sticka.
• En planka som väger 50 g per centimeter och har en tyngd av 80 N är 160 cm lång.

Krafter och dess egenskaper

• En kraft på 70 N.
• En kraft på 70 N är riktad åt höger.
• En kraft på 9,5 N.
• En kraft på 2,5 N.
• En kraft bestäms av dess storlek, riktning och angreppspunkt.
• Vågrätt är samma sak som horisontell och lodrätt är samma sak som vertikal.
• Tyngdpunkt är den punkt mitt i stödytan på ett föremål.
• En solstol är stabilare än en barstol eftersom den har en lägre tyngdpunkt.

Hävstänger

• En enarmad hävstång har en vridningspunkt nära föremålet och påverkas inte lika mycket av en annan hävarms kraft tillbaka.
• Exempel på en enarmad hävstång.

Definitioner av krafter och relaterade begrepp

• Kraft: En vektor med storlek och riktning som kan orsaka acceleration hos ett föremål, mäts i Newton (N).
• Tyngdkraft: Gravitationskraften som drar föremål mot varandra.
• Massa: En skalär storhet som anger mängden materia i ett föremål.
• Tyngd: Kraften med vilken ett föremål dras mot jorden, beräknad som massa gånger gravitationsacceleration.
• Motkraft: En reaktionskraft som är lika stor och motsatt riktad mot den applicerade kraften.
• Dynamometer: Ett instrument för att mäta kraft med hjälp av en fjäder.
• Kraftpil: En grafisk representation av en kraft, där pilens längd anger kraftens storlek och riktningen visar kraftens riktning.
• Friktionskraft: Kraften som motverkar rörelse mellan två ytor i kontakt.
• Tröghetslagen: Ett föremål förblir i vila eller rör sig med konstant hastighet om ingen obalanserad kraft verkar på det.
• Resultant: Den sammanlagda kraften som erhålls genom att addera alla enskilda krafter.

Newtons lagar

• Newtons första lag: Ett föremål i vila eller med konstant hastighet förblir så om ingen annan kraft påverkar föremålet.
• Newtons andra lag: Accelerationen beror på objektets kraft och massa.
• Newtons tredje lag: Om du trycker på något, trycker det tillbaka på dig med samma kraft.

Krafter och rörelse

• En kraft kan ändra rörelsen eller formen på ett föremål.
• En kraft kan ändra en rörelse på flera sätt, exempelvis genom att sparka en boll.
• För att lyfta en kompis som väger 45 kg krävs minst 451 N.
• Resultanten är den sammanlagda kraften som påverkar ett föremål och kan ändra dess rörelse eller jämvikt.
• Tröghetslagen innebär att ett föremål vill behålla sin rörelse (fart och riktning) tills den störs.
• Om två flaskor står på ett bord påverkas de av gravitationen till jorden, gravitationen mellan flaskorna, friktionen och en motverkande kraft uppåt.
• En rymdfärja kan väga ungefär 36 ton.
• Kraften som krävs för att få upp den är 5 400 000 N (ungefär 5,4 MN).
• Jordens gravitationsacceleration varierar beroende på plats, cirka 9,83 m/s² vid polerna, 9,73 m/s² vid ekvatorn och 9,82 m/s² i Sverige.

Fritt fall och kaströrelse

• Efter 1 sekund har ett fritt fallande föremål hastigheten 10 m/s.
• Efter 5 sekunder har ett fritt fallande föremål hastigheten 50 m/s.
• Efter 10 sekunder har ett fritt fallande föremål hastigheten 100 m/s.
• Den optimala vinkeln för ett kast för att nå maximal längd är 45 grader.
• En fallskärmshoppares rörelse är först en olikformig accelererande rörelse, sedan en likformig rörelse vid maxhastighet, och slutligen en olikformig retarderad rörelse när fallskärmen fälls ut.
• Utan jordens dragningskraft skulle ett spjut fortsätta i samma hastighet och riktning tills det stoppas av något annat.
• Exempel på centralrörelse är en bil i en kurva (centrifugalkraft) och kläder i en torktumlare (centrifugalkraft).
• Centripetalkraften drar ett föremål inåt i en cirkelrörelse, medan centrifugalkraften trycker det utåt.
• Uttrycket "Det är inte farten som dödar, det är det plötsliga stoppet" är delvis sant, eftersom farten påverkar hur kraftigt stoppet blir.

Arbete, energi och effekt

• Arbete uträttas när kraften och förflyttningen sker i samma riktning.
• Att lyfta en låda på 15 kg 3 meter kräver ungefär 45 Nm.
• Att bära lådan 50 meter på plan yta utför inget arbete eftersom lägesenergin inte förändras.
• En person som väger 50 kg på toppen av Eiffeltornet har en lägesenergi på ungefär 150 000 Nm.
• Effekten kan vara ungefär 50 W.
• Okänt föremål X väger ungefär 100 N.
• För att en pappa som väger 90 kg ska kunna gungbräda med sin son som väger 20 kg, måste pappan sitta 4,5 gånger närmare vridningspunkten.

Viktiga begrepp inför fysikprovet

• Likformig rörelse: Konstant hastighet, varken acceleration eller retardation.
• Olikformig rörelse: Varierande hastighet, antingen accelererande eller retarderande.
• Accelererad rörelse: Ökande hastighet.
• Retarderad rörelse: Minskande hastighet.
• Fart: Hur snabbt eller långsamt något rör sig.
• Hastighet: Fart med riktning.
• Sträcka: Hastighet gånger tid (gäller likformiga rörelser).
• Medelhastighet: Används för olikformiga rörelser, beräknas som sträcka delat på tiden.
• Kraft: Påverkar ett föremåls rörelse eller form. Exempel: gravitation, motkraft.
• Massa: Mängden materia i ett föremål (kg).
• Tyngd: Kraften som ett föremål har på jorden (N), varierar beroende på dragningskraften.
• Motkraft: Kraft som verkar tillbaka på ett objekt, exempelvis friktion.
• Tyngdpunkt: Punk där ett föremåls massa är jämnt fördelad.
• Stödyta: Området på marken som ett föremåls vikt fördelas över.
• Kraftens beståndsdelar: Storlek, riktning och angreppspunkt.
• Resultant: Den totala kraften när två eller fler krafter verkar på ett objekt.
• Fritt fall: Ett föremål faller utan andra krafter än tyngdkraften, accelererande rörelse.
• Gravitation: Kraften som drar oss mot jorden, cirka 9,82 m/s² i Sverige.
• Tyngdacceleration: Acceleration påverkad av jordens dragningskraft.
• Kaströrelse: Rörelse som påverkas av kastvinkel, optimal vinkel är 45*.
• Centralrörelse: Rörelse runt en punkt, med centripetalkraft inåt och centrifugalkraft utåt.
• Arbete: Kraft gånger sträcka, mäts i Joule (J).
• Hävstång: Enkel maskin som förstärker en kraft.
• V(Arbete Joule) = F(kraft N) x s(Sträcka m)
• F(kraft N) = m(massa kg) x a(accelerationen m/s2)
• Enarmad hävstång och tvåarmad hävstång. Hävstångsprincipen bygger på att göra ett arbete lättare.

Begreppsdefinitioner

• Kraft: Påverkar ett objekts form eller rörelse, mäts i Newton (N), vektor som kan skapa acceleration och riktning.
• Tyngdkraft/Gravitation: Kraften som jorden har på oss.
• Massa: Föremålets vikt, mäts i kg.
• Tyngd: Kraften som föremålet har på jorden, beräknas som massa gånger gravitationsacceleration.