MATERIA Fysik

Materia Runt omkring dig finns material som sten, järn, koppar, plast, gummi m.m. Oavsett vilket material föremålet är gjort av, säger man att det består av materia (kommer från latinet och betyder ämne). Materia är allting som kan vägas, allting som består av atomer. T.ex. vatten, ved, luft, djur, växter o.s.v. Värme och ljus är inte materia.

Bestämning av massa Du består helt och hållet av materia. Om du ställer dig på en våg och den visar 60 kg kommer du nog säga att din vikt är 60 kg. Om någon frågar hur stor massa du har, bör du också svara 60 kg. Inom fysiken används ordet massa istället för vikt när det talas om hur mycket något väger.

Vanliga enheter för massa Enheter för massa 1 ton = 1000 kg (kilo = tusen) 1 kg = 1000 g 1 hg = 100 g 1 g = 1000 mg (milli = tusendel) Exempelfråga: Hur många gram går det på 1 ton? Det går 1000 g på 1 kg. Det går 1000 kg på ett ton. Alltså 1000 * 1000 = g på 1 ton Dessa enheter ska ni kunna omvandla både fram och tillbaka!

Mätning av längd I slutet av 1700-talet beslöt fransmännen att konstruera en ny längdenhet. De mätte avståndet från ekvatorn till nordpolen. Den sträckan delade de sedan i 10 miljoner delar. Värdet de fick fram då kallades för 1 meter. Sedan tillverkade man en meterstav av metall som mall för nya stavar.

Vanliga enheter för längd Enheter för längd:  1 mil = 10 km  1 km = 1000 m  1 m = 10 dm  1 dm = 10 cm  1 cm = 10 mm Hjälp för att omvandla:  1 mil = 10 km = m  1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm Dessa enheter ska ni kunna omvandla både fram och tillbaka!

Bestämning av area Formel  Arean = längden * bredden Enheter för area:  1 m 2 = 100 dm 2  1 dm 2 = 100 cm 2  1 cm 2 = 100 mm 2 Hjälp för att omvandla:  1 m 2 = 100 dm 2 = cm 2 = mm 2

Bestämning av volym Volym är  Hur mycket plats ämnet (föremålet) tar Formel  Volymen = längden * bredden * höjden

Enheter för volym  1 m 3 = 1000 dm 3  1 dm 3 = 1000 cm 3 = 1 liter  1 cm 3 = 1000 mm 3 = 1 ml Hjälp för att omvandla:  1 liter = 10 dl = 100 cl = 1000 ml  1 m 3 = 1000 dm 3 = cm 3 = mm 3

Mätglas Om ett föremål har så oregelbunden form att man inte kan räkna ut volymen, kan man använda sig utav ett mätglas. Man fyller mätglaset med vatten och stoppar i föremålet. Skillnaden i vattenhöjden är då föremålets volym. Den nya volymen - den gamla volymen = föremålets volym

Aggregationstillstånd Som du känner igen från kemin kan de flesta ämnena (materia) förekomma i tre former: Fast, flytande och gas. Alla molekyler i ett ämne hålls samman av mer eller mindre starka krafter. I fasta ämnen håller krafterna kvar molekylerna på bestämda platser (molekylerna är dock inte helt still) I en vätska är molekylerna rörligare I en gas rör sig molekylerna fritt

Fast, flytande, gas

Avdunstning och kondensation När vatten kokar eller avdunstar bildas vattenånga. När vattenånga kyls ner genomgår den en fysikalisk förändring och blir till flytande form (vatten) igen. Man säger att vattnet kondenseras. Moln bildas genom att vatten kondenseras. Vatten avdunstar från t.ex. sjöar och när vattenångan stiger till kallare luftlager kondenseras den och bildar moln.

Densitet = hur tätt atomerna sitter Hur kommer det sig att två kulor i olika material väger olika mycket? Det beror dels på hur mycket atomerna väger och dels på hur tätt packade atomerna är. Om vi jämför en järnkula med en träkula, så kommer järnkulan att väga mer. Varför? Jo, atomerna väger mer och är mer packade i järnkulan.

Densitet Man säger att järn har högre densitet än trä. Densiteten talar om hur många gram som 1 cm 3 (1 ml) väger. Densiteten för vatten är 1 g/cm 3. Det betyder att 1 cm 3 vatten har massan 1 g. För att lättare förstå vad densitet är, kan man också tänka att det betyder täthet på atomerna.

Beräkning av densitet För att kunna beräkna ett ämnes densitet måste man veta hur mycket det väger (massan) och hur stor volym det har. Sedan delar man massan med volymen. Densiteten = Massan / Volymen En metallbit väger 33,9 g och har volymen 3 cm 3. Beräkna densiteten!

Materia kan inte förstöras Materia kan inte förstöras eller nyskapas, den kan bara omvandlar till andra former. Vad innebär det tror du? De atomer som t.ex. Napoleon andades ut i sitt sista andetag finns kvar. Man kan utgå från att atomerna har fördelat sig jämt i jordens atmosfär. Därför är det med stor sannolikhet så att varje andetag som du tar, innehåller minst en atom som Napoleon utandades.

VÄRMELÄRA Fysik

Vad händer när man värmer? Vad är värme?  Värme är en sorts ENERGI! När man värmer ett ämne så rör sig atomerna mer och sprider ut sig. Det gör att:  Volymen ökar  Densiteten (tätheten på atomerna) minskar Vad händer om man värmer en gasbehållare?

Om det inte finns mer plats? DÅ ÖKAR TRYCKET TILLS…… DET SPRÄNGS. Därför är det jätteviktigt att inte låta gasflaskor stå ute i solen!

Varför lyfter en luftballong? Alla ämnen ”blir större” när de värms upp. Volymen ÖKAR. Det här gäller oavsett vilken fas ämnet befinner sig i (fast, flytande eller gas) Det beror på att atomerna börjar röra sig mer och sprida ut sig. Det gör att densiteten (atomtätheten) minskar. Om man värmer luft kommer luften att stiga uppåt eftersom det som har lägst densitet vill vara högst upp. När kan man har användning för detta?

Temperaturskalor Celsius  Bygger på vattens kok- och fryspunkt.  Skapades av svensken Anders Celcius och är den skala som används i största delen av världen Kelvin  Bygger på absoluta nollpunkten. (0 K = -273 °C)  Vid 0 K så rör sig inte atomerna alls. Fahrenheit  Bygger på människans kroppstemperatur. (100 °F = 37 °C)

Vattnets speciella egenskaper

Vatten har högst densitet vid +4 °C. Det är det enda ämnet som beter sig på detta sätt. Alla andra ämnen har högst densitet (atomtäthet) i fast form och lägst densitet i gasform. Vatten har alltså högst densitet i flytande form (vid exakt +4 °C) och lägst densitet i gasform.

TRYCK Fysik

Trycket är beroende av kraft och area Om du klämmer med tummen på din arm känner du ett tryck från tummen. Om du i stället lägger en träbit emellan och trycker med tummen kommer du inte uppleva samma tryck. Trycket beror på arean. För att räkna ut tryck använder man formeln: tryck = kraft / area Formeln säger att om arean är större kommer trycket att bli mindre, och tvärtom.

Vad var kraft nu igen? Krafter mäts i en enhet som kallas för Newton. (N) Om du vet vikten i kg, multiplicera med 10 så får du tyngdkraften. Exempel: Pierre väger 80 kg. Då krävs det en kraft på 80*10=800 N för att lyfta Pierre. Pierres tyngdkraft är 800N.

Ett exempel En vikt med massan 1 kg har tyngden 10 N. När vikten placeras på ett bord säger vi att den påverkar bordet med tyngdkraften 10 N. Låt oss säga att bottenarean är 5 cm 2. Då blir trycket enligt formlen: Tryck = Kraft/ Area = 10 N / 5 cm 2 = 2 N per cm 2 Om vi istället för kvadratcentimeter använder kvadratmeter ( m 2 ) så får vi trycket i N/m 2. Det är samma sak som pascal (Pa) Alltså: N/m 2 är samma som Pa

Lågt tryck på en yta kan vara bra Om en kompis åker igenom isen gäller det att veta hur man ska göra. Om du går på isen kommer tyngden från dina skor att fördela sig som ett tryck på isen. Trycket blir ganska stort då Arean på dina fötter är ganska liten. Om du lägger dig ner kommer arean att öka och då minskar trycket från din kropp på isen. Kom ihåg: Tryck = Kraft / Area. Ju större area desto mindre tryck.

Tryck på en yta Det kanske känns självklart att ett par klackskor ger märken i golvet och inte ett par gymnastikskor. Det beror på att klackens yta är så mycket mindre än gymnastikskons yta. Trycket beror på formeln: Kraft / Area. I det här fallet är kraften (tyngdkraften) lika stor om det är samma person som bär skorna, men arean på den delen av skon som träffar golvet är ju annorlunda. Ju mindre area, desto högre tryck. Ett annat exempel på liten yta är yxor, spikar och nålar. De har väldigt liten area för att trycket ska bli så stort som möjligt så de kan tränga in i ytan de ska sättas i.

Tryck i vätskor I vatten finns det ett vattentryck. Ju längre ner du kommer desto större känns trycket. Detta beror på att vatten väger och ju längre ner du kommer desto mer vatten har du över dig som trycker på dig. Trycket kommer att kännas lika stort från alla håll, både uppifrån nedifrån och på sidorna. Trycket nere i vattnet ökar med 10kPa ( Pa) för varje meter.

Vad är densitet nu igen? Densitet är hur tätt atomerna sitter i ett ämne. Tänk dig att du har en vanlig tärning och att du kan öppna den med ett litet lock upptill. Tärningen är ihålig. En vanlig tärning är 1 cm 3 stor. Det betyder att varje sida på tärningen är 1 cm lång. Om du exempelvis häller i vatten i tärningen och sedan väger den, då kommer du upptäcka att den väger 1g. Densiteten för vatten är alltså 1 g / cm 3. Alltså är densitet: Vad väger en liten kubikcentimeter av ämnet.

Flyta eller sjunka – densiteten avgör När du slänger något i vattnet kommer det antingen flyta eller sjunka. Det har att göra med vätskans och föremålets densitet. Om föremålet du slänger i sjön har lägre densitet än vatten, då kommer det att flyta. Om det har högre densitet än vatten, då sjunker det. Exempelvis flyter en kork på vattnet. Det beror på att kork har lägre densitet än vatten.

Tryck i gaser Runt jorden finns ett lufthölje vi kallar atmosfär. Luften trycker på jordytan på grund av sin tyngd, luft väger alltså. Ju högre upp vi kommer i atmosfären desto mindre blir lufttrycket. Luften trycker på oss lika mycket överallt, precis som i vattnet. Luftens tryck mäts med en barometer. Enheten för luftryck är hPa. (hektopascal). En annan enhet för lufttryck är millibar(mbar) Det är samma sak som hektopascal. Normalt lufttryck på jordytan brukar man säga ligger på 1013 hPa. När man kommer högre upp i atmosfären sjunker lufttrycket.

Frågor att besvara 1. Ge exempel på en enhet för tryck. 2. Ge exempel på tillfällen då vi i praktiska livet: minskar arean för att få stort tryck, ökar arean för att få litet tryck. 3. Hur högt blir trycket om kraften är 100 N och arean 10 cm 2 ? 4. Varför är det farligare att vara ute på svag is när du åker skridskor än när du går? 5. En trälåda som väger 200 kg står på en lastkaj. Bottenytan är 4 m 2. Hur stort är trycket på lastkajen. Svara i Pa. 6. En dam i högklackade skor dansar runt på ett golv. Damen väger 60 kg. Hur stort blir trycket mot golvet, om hon låter hela tyngden vila på en klack med arena 2 cm 2 ? Svara i både N / cm 2 och i kPa.

Fler frågor att besvara 1. Hur förändras trycket när du dyker ner djupare i en bassäng? 2. En dykare befinner sig under vattnet. Var är tycket på dykaren störst, på ryggen eller magen? 3. Vad krävs för att ett föremål ska flyta på en vätska? 4. Hur högt är normalt luftryck vid havsytan? 5. Varför sänks trycket i en behållare om du kyler behållaren?