Energi, krafter och elekticitet

En presentation över ämnet: "Energi, krafter och elekticitet"— Presentationens avskrift:

1 Energi, krafter och elekticitet
Övningsfrågor Energi, krafter och elekticitet

2 Rita hur en atom ser ut med protoner, neutroner och elektroner
Rita hur en atom ser ut med protoner, neutroner och elektroner. Vilken laddning har elektronerna? Denna fråga handlar om att förstå varför till exempel en ballong man gnuggar mot håret fastnar på en väg eller tak. Alla material innehåller atomer. Men med gummi kan man gnugga av elektroner så att de lossnar från håret och sätter sig på ballongen. En atom kan man rita så här. Elektronerna finns ute i ringarna, protoner och neutroner i mitten. Det är viktigt att det finns lika många elektroner som protoner. På bilden finns 17 e- och 17 p+. Elektroner är negativt laddade. En ballong som fått extra elektroner ifrån ditt hår sätter sig fast på väggen för att få lämna sina extra elektroner till väggen och när den är klar så lossnar ballongen.

3 Övningsfråga 1. Rita en kolatom som har 12 protoner i kärnan. Tips använd tre skal.

4 Förklara varför vi får elektrisk ström.
Elektisk ström är det som händer då till exempel en ballong sitter på väggen. Den lämnar ifrån sig elektroner för att den har för många. Elektrisk ström går mellan två saker eller via en sladd. Anledningen till strömmen är att det ska bli lika många elektroner på båda ställena. Elektroner från en plats med många går till en annan plats där det är färre och så håller det på tills det är lika mycket. Som på bilden till höger.

5 Övningsfråga 2. Ström kan man få ifrån ett batteri. Förklara vad som är skillnaden mellan plus- och minuspolen på batteriet.

6 Förklara varför olika laddning dras till varandra och lika stöter bort varandra.
Två saker med lika laddning stöter bort varandra för att ett material med redan för många elektroner vill inte ha fler elektroner från någon annan, den vill ha protoner istället så att den kan få lika många protoner som elektroner. Då är den nöjd. Grejer med olika laddning dras till varandra för då kan de byta, antingen (+)-laddningar eller (-)-laddningar med varandra så att båda får lika mycket av båda och båda grejerna blir nöjda. I a & b stöter de bort varandra. I c dras de till varandra.

7 Övningsfråga 3. Olika laddningar vill dra sig till varandra. Om laddningarna är otroligt stora men det är ett mellanrum, låt säga mellan ett moln och marken. Vad kan uppstå då? Förklara varför.

8 istället för att rita så använder man symboler.
Rita en krets med lampa, strömbrytare och ett batteri. Rita en serie- och en parallellkoppling med två batterier och en lampa. I vilket schema lyser lampan starkast? Krets med lampa, batteri och strömbrytare till vänster: Krets med seriekoppling i mitten och krets med parallellkoppling till höger. Lampan lyser starkast i kretsen med seriekoppling för då går strömmen genom båda batterierna och ger dubbelt så mycket ström. istället för att rita så använder man symboler.

9 Övningsfråga 4 Rita en parallellkrets med två lampor, två strömbrytare och ett batteri. Rita en krets så att en lampa lyser om en strömbrytare är påslagen och om båda strömbrytarna är påslagna så är lyser ingen lampa.

10 Vad betyder ordet resistans?
Ordet resistans betyder motstånd. Det är då elektronerna går långsammare i en tråd. Koppartråd har låg resistans. Silver har lite lägre resistans och Järn har högre än både koppar och Silver. Används i till exempel i en lampa eller en resistor.

11 Övningsfråga 5 Resistans och motstånd kan liknas vid friktion.
Vad bildas då massor elektroner ska pressa sig igenom en trång tråd?

12 Förklara hur strömmen går genom en glödlampa, varför glödtråden börjar lysa och varför den inte går av inuti lampan. I en lampa så kommer strömmen in vid botten, går genom glödtråden och ut vid sidan. Behövs också ett batteri. Det är viktigt för annars blir det ingen krets som elektronerna kan stömma runt i. Glödlampan och glödtråden börjar glöda för det blir så mycket motstånd (resistans) i glödtråden och det är så många elektroner som vill igenom att det börjar bli varmt. Så varmt att den börjar glöda. Att tråden inte går av beror på att det inte finns syre inuti lampan. (syre krävs för att tråden ska brinna och gå sönder)

13 Övningsfråga 6 Rita hur du skulle kunna koppla ett batteri, en lampa och endast en tråd så att lampan ändå lyser.

14 Beskriv några energikällor och jämför ifall de är förnybara eller icke förnybara.
Det finns några energikällor som är viktiga att känna till: Vattenkraft Vind Kärnkraft Kol Solen Vatten, Vind och Sol är förnybara för att de kan inte ta slut. Vattenkraft är förnybart tackvare vattnets kretslopp. Kärnkraft och Kol är icke förnybara, för bränslet till kraftverken tar man ur jorden snabbare än de kan nybildas och därför kommer de tillslut vara borta

15 Övningsfråga 7 Vad kan vara positivt med kärnkraft och kolkraft?

16 I vilken enhet anger man krafter.
Enheter använder man för att vara överens om vad man pratar om. Om du frågar mig hur långt det är mellan mitt hem och skolan och jag säger tjugo, men inte enheten mil, kilometer eller meter så vet du inte vad jag menar. Därför är det viktigt att säga enheten. När man pratar om krafter så säger man t.ex. tjugo Newton. Newton är enheten för kraft. Tackvare att man använder samma enhet kan man räkna med dem och till exempel lägga ihop krafter. Två krafter på 15 N åt samma håll blir en stor kraft på 30 N.

17 Övningsfråga 8 Vad betyder enheten km/h och m/s?
Vilket är snabbast 50 m/s eller 50 km/h?

18 Om man väger ett föremål på balansvåg och vågen är i balans då det finns en 10 kilosvikt i den andra skålen. Hur stor är föremålets massa? Hur stor är jordens dragningskraft på förmålet? Hur stor är förmmålets tyngd? b. Jordens dragningskraft är ca. 10 m/s2. Innebär att jorden drar allting på jorden med en kraft som är 10. På månen med mindre dragningskraft så är kraften ca. två. c. Föremålets tyngd beror på dragningskraften. På jorden blir tyngden 10 kilo * 10 alltså 100 Newton. På månen väger det mindre men har samma massa, alltså 10 kilo * 2 ger en tyngd på månen som blir 20 Newton. För att en våg ska vara i balans så måste det vara lika massor på båda sidor. Därför måste föremålets massa vara 10 kilo. Kilo är enheten för massa.

19 Övningsfråga 9 Vilken tyngd har en person som väger 60 kilo, vilken kraft måste man använda för att lyfta den personen så att den inte ska nudda marken?

20 a. Krafterna 4 Newton och 5 Newton är riktade åt samma håll
a. Krafterna 4 Newton och 5 Newton är riktade åt samma håll. Rita krafterna med pilar. Hur stor är den kraft som kan ersätta dem? b. Krafterna 4 Newton och 5 Newton är riktade åt motsatta håll. Rita krafterna med pilar. Hur stor är den kraft som kan ersätta dem? b. Är krafterna riktade åt olika håll är det likt två personer som drar åt vart sitt håll. Eftersom den ena är lite starkare blir det en liten kraft åt vänster. Är krafterna riktade åt samma håll, är det som två personer som drar på en sak åt samma håll. Deras gemensamma kraft blir därför 9 newton.

21 Övningsfråga 10 Om två lika stora krafter drar på ett föremål. Hur stor ska den kraft vara som kan ersätta dem? Om två lika stora krafter drar åt rakt motsatt hål på ett föremål. Hur stor blir kraften som kan ersätta dem? Vad vet man då om hur föremålet rör sig?

22 Man ska använda en skriftnyckel för att skruva loss en mutter som rostat fast. För att få loss muttern krävs en vridmoment (arbete) på 120 Nm. hur stor kraft måste man använda om hävarmen är 0,2 meter? Överst visar hur man skruvar loss muttern för hand. För att vrida ett varv så kräver det en kraft. Med en skiftnyckel så sparar man kraft. Med en stor nyckel går det lättare än med en liten. Allt enligt Mekanikens Gyllene regel. Arbete (Vridmoment) är kraften gånger sträckan. Om hävarmen är 0,2 meter (20 centimeter) så är kraften lika med arbetet dividerat med sträckan. Det blir 120Nm/0,2m=600N För 600 N gånger 0,2 m är lika med 120 Nm. Innebär att en 60 kilo tung person skulle kunna stå på skiftnyckeln och muttern skulle kanske inte rubba sig.

23 Övningsfråga 11 Om du ska gunga gungbräda med din kompis som väger 20 kilo och du väger 60 kilo. Du sitter en meter ifrån mitten. Hur långt från mitten måste din kompis sitta för att gungan ska väga jämnt?

24 Ge exempel på när friktion kan vara bra respektive dåligt
Ge exempel på när friktion kan vara bra respektive dåligt. Vad kan man göra för att öka friktionen och vad kan man göra för att minska friktionen? Friktion beror på ojämnheter mellan olika material och ytor. Den övre skaver mot den undre delen. Som bilden till höger visar. Det kan vara bra när bilens däck behöver få fäste mot vägen när man bromsar. Det kan vara dåligt då köksluckor gnisslar i gångjärnen. Då kan man olja in gångjärnen för att minska friktionen. Att öka friktion kan man göra genom att trycka hårdare mot underlaget eller ha dubbar på däcken.

25 Övningsfråga 12 Ge mer exempel på när friktion kan vara bra eller dålig.

26 Vilken enhet anger man arbete och energi i?
Enheten för arbete och energi är antingen Joule eller Newtonmeter. kan även använda kalorier.

27 Övningsfråga 13 Ge exempel på vad du kan använda energi till.
Hur stort arbete krävs för att lyfta 10 kilo en halvmeter upp från marken? Hur mycket energi krävs?

28 a. Vad innebär energiprincipen?
b. Vad innebär mekanikens gyllene regel? Energiprincipen innebär att energi kan inte förstöras utan kan bara omvandlas från ett slag till ett annat. Exempel så omvandlas solens energi till kemisk energi genom fotosyntesen så att vi får socker och mat att äta tackvare solen. Mekanikens gyllene regel säger att det du sparar i kraft behöver ta en längre väg. Exempel som med skiftnyckeln. Du behöver ta i med en större kraft om skiftnyckeln är kort. Du behöver ta i med en mindre kraft om skiftnyckeln är stor. Att gå sicksak upp för en backe är lättare än att gå rakt upp. Men blir en längre väg att gå.

29 Övningsfråga 14 Beskriv med hjälp av energiprincipen hur den kemiska energin i ett äpple kan användas. Hur kan mekanikens gyllene regel användas för att förklara hur en skruv fungerar?

30 a. Hur stort arbete utför du om lyfter en 15 kilo tung låda upp på en
två meter hög hylla? b. Hur stor lägesenergi får föremålet? Lägesenergi är den energi ett förmål har ifall det skulle kunna falla ner från en höjd. Det hör ihop med historien om att Newton träffades av ett äpple i huvudet. Hur ont det gjorde berodde på hur tungt äpplet var och hur högt det hängde. Så lägesenergi är massan i kilo gånger dragningskraften gånger höjden över golvet. Exempel så blir lådans lägesenergi samma som arbetet enligt energiprincipen. Arbete är kraften gånger sträckan. Kraften är vikten i kilo gånger dragningskraften. Alltså 15 kilo gånger 10 ger 150 Newton. Sedan är sträckan 2 meter. Så arbetet blir 2 m gånger 150 N ger 300 Nm

31 Övningsfråga 15 Ett föremål som väger 20 kilo lyfts upp 3 meter. Hur stort arbete har man utfört och vad blir föremålets lägesenergi?

32 Nämn två saker som avgör hur stor rörelseenergi ett föremål har.
Ett föremål som ligger uppe på en kulle börjar rulla ner för backen får rörelseenergi som om den träffar en bil kan ge en rejäl buckla. Hur stor buckla det blir och hur stor energin är beror på hur snabbt föremålet kommer mot bilen och hur tungt föremålet är. Svar: Snabbhet och vikt (kilo)

33 Övningsfråga 16 Vilket har störst rörelseenergi:
Ett föremål som rör sig med 10 m/s och väger 10 kilo. Eller ett föremål som väger 40 kilo och rör sig med 5 m/s? Rörelseenergi räknar man ut med formeln (m*v*v)/2

34 a. En person har tyngden 600 N och springer upp för en 5 meter
hög trappa. Hur stort arbete har personen gjort då hen står på översta trappsteget? Hur stor effekt hade hen om det tog 6 sekunder att ta sig upp för trappan? b. Hur stort blir arbetet om hen också bär en låda som väger 10 kilo? Effekt är ett mått på hur lång tid det tar att göra ett visst arbete. Det är likt ordet effektiv. Att göra ett jobb snabbt är att vara effektiv. a. Det tog personen 6 sekunder. Arbetet är kraften gånger vägen. Alltså 600 N gånger 5 meter ger 3000 Nm. Sedan tar man arbetet delat med de 6 sekunderna. 3000/6 = 500 W. Enheten för effekt är Watt. b. Arbetet med en extra vikt blir 600 N + 10 kilo * 10 = 700 N, 700 N gånger 5 meter = 3500 Nm

35 Övningsfråga 17 Beräkna effekten om personen väger 800 N, upp 10 meter och det tar 8 sekunder.

36 Vagnen väger 20 kilo. Då den är vid A har den en viss lägesenergi
Vagnen väger 20 kilo. Då den är vid A har den en viss lägesenergi. Denna lägesenergi motsvarar arbetet då den rör sig från B till A. a. Hur stor är lägesenergin vid A? b. Hur stor är rörelseenergin vid B då vagnen rullar ned för backen? c. Hur högt uppför backen kommer vagnen efter B om det försvinner 200 Joule till friktion och luftmotstånd? a. Vagnen i den översta bilden har lägesenergin 20 kilo gånger 10 (dragningskraften) gånger 3 meter = 600 Joule (Nm) b. Rörelseenergin är enligt energiprincipen ( energi kan inte försvinna bara omvandlas) samma som lägesenergin, alltså 600 Joule (Nm). c. Eftersom 200 Joule omvandlas till värme genom friktionen så finns det endast kvar = 400 Joule rörelseenergi kvar. Det kan räcka till en ny lägesenergi då vagnen rullar upp för backen för att till slut stanna. Den lägesenergin är 400 Joule och då får man räkna baklänges. 400 = __ meter gånger 200 Newton. Alltså måste vagnen kunna komma två meter uppför backen. 2 m * 200 N = 400 Joule

37 Övningsfråga 18 Vagnen väger 30 kilo, 2 meter upp i backen. Vad blir rörelseenergin? Hur högt upp för den motsatta backen kommer vagnen om friktionen tar bort 100 Joule som värme?