Kategori: Fysik

Beräkningar på accelererad rörelse

Att göra sträck- och hastighetsberäkningar på föremål som undergår accelererad rörelse kan vara lite klurigt. Jag gjorde tidigare en presentation som tar upp några vanliga typuppgifter i gymnasiefysiken. Den aktualiserades när jag återigen kom till det avsnittet i en klass.

Konsten att utföra beräkningar på accelererad rörelse är också äldre än man tidigare trodde. Denna artikel i Dagens Nyheter beskriver hur babylonierna gjorde beräkningar på planeten Jupiters gång över himlavalvet – för över 2 000 år sedan!

Grattis på 100-årsdagen, Allmänna relativitetsteorin

albert_einstein_28nobel29
Einstein, år 1921

Den 25 november år 1915 lade Albert Einstein fram en teori som så smått (eller stort) skulle chockera världen. Den allmänna relativitetsteorin beskriver hur tid och rum förändras vid olika gravitationer (visste du t ex att tiden för dina fötter skiljer sig från tiden för ditt huvud med knappt en miljondels sekund, räknat på en livstid?). Jag ska inte skriva så mycket mer om denna; det finns det andra som har gjort bra inför denna dag.

T ex har såväl tidningarna Dagens nyheter och Svenska dagbladet publicerat varsin artikel av varsin professor idag. Och allas vår Randall Munroe (xkcd.com) har skrivit en artikel (med de 10 000 vanligaste engelska orden) som ger en liten inblick i teorin.

Här är länkarna till artiklarna: Fortsätt läsa ”Grattis på 100-årsdagen, Allmänna relativitetsteorin”

Accelerationsdata från mobilen

Dagens moderna telefoner innehåller en mängd sensorer. Jag misstänker att många av dessa primärt är till för få en bra användarupplevelse under nyttjande av t ex spel. Det finns dock appar som kan extrahera rådatan från sensorerna, så att denna kan behandlas på valfritt sätt. Detta passar utmärkt i fysikundervisningen.

Jag gjorde själv några experiment där jag under några situationer mätte accelerationen med telefonen. Nedan finns mina genererade grafer. Jag kommenterar inte graferna, men konstaterar att vissa ser ut som ”skolexempel”, medan andra har lite egendomliga ojämnheter.

I samtliga fall är den positiva accelerationsriktningen uppåt, och ett fritt fall motsvarar accelerationen -1g.

Forts. hur kan man skapa sådana här grafer?…

Några tankar om laborationer i gymnasiets fysikundervisning

På den gymnasieskola som jag är lärare på har vi under åren av och till diskuterat syftet med fysiklaborationer. Varför laborerar vi i fysik? Vad ska eleverna få ut av en laboration? Hur ska en laborationsredogörelse se ut? Hur ska redogörelserna bedömas?

Ett sätt att kanske hitta svar på frågorna är att titta på Skolverkets kursprov i fysik, där det också ingår en laborativ del. De är visserligen frivilliga att genomföra på skolorna, men jag tror att uppgiftstyperna kan ses som representativa för vad Skolverket avser med sina formuleringar i ämnesplanen. Där finns bl a följande relevanta punkter i det centrala innehållet: Fortsätt läsa ”Några tankar om laborationer i gymnasiets fysikundervisning”

Vad är egentligen en färg?

I tävlingen Flame Challenge, som jag tidigare har bloggat om, är utmaningen att man ska presentera en förklaring till ett fysikaliskt fenomen på ett sätt så att en 11-åring ska kunna förstå det.

Årets utmaning var att göra en presentation om vad en färg egentligen är. Vinnarna, tillsammans med sina bidrag, presenteras här. Jag tycker att greppet i den vinnande videon är både fantasieggande, roligt och klargörande. Se den gärna!

Vad är en låga?

Nedanstående video är 2012 års vinnande bidrag i The Flame Challenge. Videoförklaringen tar på ett utmärkt sätt upp frågan vad egentligen en eldslåga är och varför den har de färger som den har utifrån den kemiska förbränningsprocessen, de kvantmekaniska energiövergångarna samt svartkroppstrålning.

The Flame Challenge är en årlig tävling arrangerad av Alan Alda Center for Communication. Tävlingen går ut på att förklara ett vetenskapligt fenomen för målgruppen 11-åringar. Jag har hört att om man bara kan ett ämne tillräckligt väl, kan man också ge förklaringar så att ett barn kan förstå. Min personliga uppfattning är att bra förklaringar som är relaterade till någon känd situation för målgruppen blir lättare att tillägna sig för vilken åldersgrupp som helst, även om det är ofrånkomligt att vissa abstraktioner måste göras.

Jag ser fram emot att ta del av finalisternas bidrag för årets tävling, som går ut på att förklara vad färg egentligen är.

Heisenbergs osäkerhetsrelation

Fysik B - NV09FMTHeisenbergs osäkerhetsrelation är en olikhet som visar hur processer i naturen lyder under ett samband som har att göra med att med att de blir iakttagna. Iakttagandet, oavsett hur det sker, innebär nämligen att minst en foton har studsat och överfört del av sin energi till det som iakttas. Det får konsekvenser för säkerheten i det vi mäter, det kommer inte att finnas något exakt värde på lägen och energier! Fortsätt läsa ”Heisenbergs osäkerhetsrelation”

Effektivvärde för växelström och -spänning

Fysik B - NV09FMT

Redan i Fysik A har vi studerat likström och likspänning. Det trevliga med dessa är att de är konstanta, och att de inte varierar som funktion av tiden. Det gör att vi enkelt kan beräkna en krets utvecklade effekt (minns P=U\cdot I), då ström och spänning ju är konstanta.

En växelspänning varierar spänningen periodiskt (titta på denna Wolfram-demonstration som visar hur en växelspänning skapas, kräver Wolfram CDF-Player), för en sinusformad spänning gäller att u(t)=\hat{u}\sin{\omega t}, vilket innebär att spänningen varierar såväl till storlek och riktning (innebörden av \hat{u} är spänningens toppvärde, och \omega är dess vinkelhastighet, för vilken sambandet \omega=2\pi f gäller mellan vinkelhastighet och frekvens f). Då spänning (och därmed ström) kommer att variera kommer också effekten hos den anslutna apparaten att variera med tiden. Den korta historien är att den ström och spänning som används vid beräkningarna är

U=\frac{\hat{u}}{\sqrt2} och I=\frac{\hat{i}}{\sqrt2}

Dessa värden på U och I kallas effektivvärdet av spänningen respektive strömmen, och motsvarar den effekt P en apparat kommer att utveckla som om den drevs med likspänningen U och likströmmen I.

Variation av spänning med markerat topp- och effektivvärde
Variation av spänning med markerat topp- och effektivvärde

Orsaken till att toppvärdet divideras med \sqrt{2} utreds nedan i detta inlägg.

Fortsätt läsa ”Effektivvärde för växelström och -spänning”

Bestäm flödestätheten på Jordens magnetfält!

Fysik B - NV09FMTEn klassisk laboration man brukar göra i kursen Fysik B är att bestämma ett värde på flödestätheten på Jordens magnetfält. Även jag brukar låta klasserna utföra laborationen, men detta år fanns inte en sådan möjlighet. Därför tänkte jag att det näst bästa är att själv göra de nödvändiga mätningarna och ge värdena. Vid närmare eftertanke så tror jag inte att det är det näst bästa – jag tror att det ger större möjlighet till träning på ett annat viktigt område inom fysiken: nämligen övning på att strukturera data under mindre tidspressade förhållanden än under en laboration. Fortsätt läsa ”Bestäm flödestätheten på Jordens magnetfält!”

Likformig och accelererad rörelse

Fysik 1 - NA11FMUnder veckorna 35 och 36 kommer vi att ägna oss åt rörelse i fysiken, både likformig och accelererad. Några mål med undervisningen är att var och en ska lära sig både att upprätta och tolka tre vanliga diagramtyper som beskriver rörelse samt att kunna beräkna läget på ett föremål vars rörelse beskrivs med hjälp av en formel. Fortsätt läsa ”Likformig och accelererad rörelse”