Forsøk og praktisk arbeid

Hvor

  • Ute

Passer for

  • ungdomstrinn 8-10
  • fysikk 1
  • fysikk 2

Husker III

Hva er det som gjør at du kan bruke kroppen og beina dine til å få fart på en huske?

 

 

 

I denne aktiviteten skal du finne ut noe om de kreftene som virker på en huske i bevegelse. 

Huske med spiralkanin og trappetroll

Få husken til å svinge. Du kan selv sitte i husken og holde trappetrollet eller du kan feste det til husken som vist på bildet. 

Observer hvordan lengden til trappetrollet varierer med huskens bevegelser. Hvor er lengden størst?  Du kan lage en skala på trappetrollet på forhånd, eller gjøre et øyemål av lengden til trappetrollet når det er kortest og når det er lengst.

Når viser trappetrollet at kraften er størst og minst? Når er akselerasjonen størst og minst?

Hvilke krefter virker på husken i de forskjellige stillingene? Tegn et kraftdiagram for husken ved det største utslaget. Be en venn måle vinkelen til huskens største utslag mens du husker. Til dette kan dere bruke en gradskive. Diskuter hvordan observasjonen av trappetrollets lengde i denne posisjonen stemmer med det du har tegnet.

Har dere en datalogger, kan dere måle akselerasjonen med et akselerometer. Da får dere en kurve som den vist under.

Se på bildene av husken som svinger. Finn hvor på kurven bildene er tatt. Stemmer det med lengden på trappetrollet som er festet til husken?

Akselerometerdata fra huske

 

Flasken følger huskens bevegelser

Ta med deg en flaske halvfull av farget vann . Hold flasken mot bunnen av husken (dvs. det du sitter eller står på).

Hvordan tror du væskeoverflaten kommer til å stå mens du husker? Hvorfor?

Ta fart og husk så høyt som du tør. Hvor høyt tror du at man kan huske?

Observer en annen som husker veldig høyt. Hva skjer med stramningen av kjettingen når man husker veldig høyt?

Noen kan dytte deg slik at du får fart på husken, eller du kan bruke kroppen og beina dine. Hvordan kan du forklare at husken får fart på denne måten? Hvor kommer energien fra?

Gi fart til en tom huske. Hvor lenge kan husken huske uten at man dytter på den? Hva er det som gjør at den til slutt stanser?

Gravitasjonen spiller en viktig rolle for hvordan husken beveger seg.  Hvordan ville det foreksempel være å huske på månen?
Kan man huske i vektløs tilstand, som for eksempel i den internasjonale romstasjonen?

 

 

 

Faglig forklaring

En huskebevegelse beskriver en del av en vertikal sirkel. Gjenstander som beveger seg i vertikal sirkel blir utsatt for to krefter: tyngden og et snordrag. Summen av disse to kreftene utgjør det vi kaller sentripetalkraften. Den er rettet inn mot sentrum av sirkelen. Jo større fart husken har, jo større blir sentripetalkraften. I en huskebevegelse er sentripetalkraften størst når farten er størst, dvs. når husken beveger seg gjennom likevektspunktet, og minst når farten er minst, dvs. i ytterpuntene hvor utslaget er størst.

For å få fart på husken, må den dyttes eller dras litt ut fra det laveste punktet, likevektsstillingen. Da får den stillingsenergi. Stillingsenergien omgjøres til bevegelsesenergi idet husken slippes. Sluppet fra det ene ytterpunktet gir stillingsenergien fart till husken på vei mot det laveste punktet. På vei mot det andre ytterpunktet får husken igjen stillingsenergi. 

Når du bruker kroppen og bena dine for å få enda større fart, flytter du tyngdepunktet ditt på en slik måte at du får mer stillingsenergi i ytterpunktene. I tillegg strekker du ut kroppen når husken har størst fart for å krølle den sammen når du nærmer deg ytterpunktene. På den måten får du overført noe av rotasjonsenergien til bevegelsesenergi.

Hvis man ikke gjør noe for å opprettholde farten, vil utslagene blir mindre og mindre og husken vil etter hvert stoppe helt opp. Dette skyldes luftmotstand og friksjon i opphengspunktene. Ved hvert utslag stjeler luftmotstanden og friksjonen litt av energien slik at utslagene blir mindre for hver gang. 

Det går fint å huske på månen, man får ikke den samme farten, men det er sikkert gøy likevel. Derimot går det ikke an å huske i den internasjonale romstasjonen. I vektløs tilstand er det bare luftmotstanden som kan stoppe deg fra å gå hele veien rundt.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Fenomener og stoffer
      • gjøre rede for begrepene fart og akselerasjon, måle størrelsene med enkle hjelpemidler og gi eksempler på hvordan kraft er knyttet til akselerasjon
      • gjøre forsøk og enkle beregninger med arbeid, energi og effekt

Materialer og utstyr

  • huske
  • trappetroll
  • gradskive
Naturfaglig språk

Fagspesifikke begrep

  • bevegelsesenergi
  • Sentripetalkraft
  • stillingsenergi

Kan utføres i sammenheng med