Naturfag 2

Fysikkoppgaver

Diverse

Oppgave

En flue flyr rett mot en bil i fart. Fluen treffer frontruten og blir knust. Ola gir følgende forklaring for kreftene mellom flua og bilen:

Det virker en kraft på flua fra bilen som virker i den retningen bilen kjører. I tillegg virker det en kraft på bilen fra flua i retningen flua flyr, altså motsatt vei av kraften på flua fra bilen. Siden bilen beveger seg fortere og har større masse enn flua, er kraften på flua større enn kraften på bilen. Dette kan vi se av at fluen blir knust, mens bilen kjører videre uten å bli påvirket.

Gjør rede for Olas forståelse og misforståelse av fysikken i dette eksemplet.

Løsning

Oppgave

Ola fikk oppgave å tegne kreftene på en person i en akselerert bil. Han tegnet følgende figur:

Gjør rede for Olas forståelse og evt. misforståelse av fysikken i dette eksemplet.

Løsning

Oppgave

Ola fikk en tegning som viser en stein som blir kastet rett opp (figuren til venstre). Tegningen viser steinen på forskjellige tidspunkt i kastet (vi antar at steinen beveget seg rett opp og ned, selv om det kan se ut på tegningen at den beveget seg sidelengs også). Pilene på de stripa linjene viser bevegelsesretningen. Ola fikk oppgave å tegne på kreftene som virker på steinen på de forskjellige tidspunktene mens den er i fritt fall (vi ser bort ifra luftmotstand). Ola tegnet på kreftene slik figuren til høyre viser.

Forklar hva som er feil i tegningen til Ola og prøv å gi en forklaring på hvordan Ola kan ha tenkt. Beskriv hvordan bevegelsen til steinen hadde vært dersom den hadde blitt påvirket av krefter slik Ola tegnet.

Løsning

Oppgave

En elev kommer med følgende utsagn:

Når jeg sitter i en bil som akselererer fremover, så kjenner jeg at jeg blir presset bakover i setet. Det må derfor virke en kraft på meg som virker bakover. Men siden bilen blir akselerert fremover, så blir jo også JEG akselerert fremover siden jeg sitter inni bilen. Da må det jo virke en kraft på meg som virker fremover. Hvor er denne kraften og burde jeg ikke da bli presset fremover i bilen?

Gjør rede for elevens forståelse og misforståelse av fysikken. Gi også riktig forklaring på situasjonen eleven beskriver.

Løsning

Oppgave

Ole kommer med følgende påstand om akselerasjon:

Hvis en gjenstand beveger seg fort, så betyr det at den har stor akselerasjon, og hvis den beveger seg sakte, så har den lav akselerasjon. Og dersom jeg bremser på sykkelen, har sykkelen en negativ akselerasjon

Gjør rede for Oles forståelse og misforståelse av fysikken.

Løsning

Oppgave

Elevene i en klasse har om Galileis fallov og har fått demonstrert at en appelsin og papirark kan falle like raskt dersom vi først krøller sammen papirarket. Lille Ole kommer med følgende påstand:

Når arket ikke var krøllet sammen, falt den saktere enn appelsinen fordi det var større luftmotstand på arket. Men når vi krøllet arket sammen, ble arket og appelsinen like store og da falt de like fort fordi luftmotstanden var like stor.
  1. Det er noen nyanser i Oles forklaring som ikke er helt riktig. Gjør rede for disse.
  2. Beskriv et forsøk du kunne utført for å demonstrere at Oles forklaring ikke nødvendigvis er riktig.
  3. Anta at vi kaster en stein rett opp med en startfart på 25 m/s. Hvor høyt kommer steinen?
  4. I oppgaven over, forklar hvor stor akselerasjonen til steinen er 1) akkurat idet vi kaster steinen, 2) når steinen er på toppen av kastet og 3) når steinen er kommet halvvegs ned til bakken igjen.
Løsning

Oppgave

En bil kjører over en bakketopp som danner en del av en sirkel med en radius på \(r = 100 m\) (se bilde under). Det går da an å vise at dersom bilen kjører med konstant fart, vil den ha en akselerasjon på toppen av bakken gitt ved \(a = v^2/r\), hvor \(v\) er farten til bilen. Denne akselerasjonen virker inn mot sentrum av sirkelen.

  1. Tegn på kreftene som virker på bilen i vertikal retning når den er på toppen av bakken.
  2. Hvis bilen kjører fort nok, vil den kunne lette fra bakken idet den kjører over toppen. Hvor fort må den kjøre for at dette skal skje? Gi svaret i km/h.
  3. I eksemplet antar vi at bilen har konstant fart over bakketoppen. Likevel har bilen en akselerasjon. Hvordan kan man ha en akselerasjon og samtidig konstant fart når akselerasjon er definert som endring i hastighet per tid?
Løsning

Oppgave

En stein på 10 kg ligger på bakken, før vi løfter den opp 2.0 meter og slipper den.

  1. Bruk definisjonen for arbeid til å regne ut hvor stort arbeid vi må utføre for å løfte steinen opp 2.0 meter.
  2. Hvor mye energi har steinen idet vi slipper den? Gi en tolkning av denne verdien opp mot svaret du fikk i forrige oppgave. Hvor stor er energien til steinen rett før den treffer bakken?
  3. I skolebøkene er det mye snakk om energikilder og energikjeder. Du står foran dine elever hvor du forklarer eksemplet over ved at vi overfører energi til steinen når vi løfter den opp. Lille Ole lurer litt på hva energi egentlig er og spør:

    Hva er det egentlig som blir overført? Hva består energi egentlig av? Er det flytende, eller er det mer som et pulver?

    Skriv en kort faglig forklaring på dette spørsmålet.
Løsning