GRUNDFYSIK

Förord

Fysiken försöker förklara vad som sker runt omkring oss. T ex varför föremål flyter, hur åska uppstår och

varför jorden snurrar runt solen. Flera saker, kommer du att märka, finns det inga svar på utan då får man

beskriva vad som händer.

En teori kallas en förklaring på en sådan händelse. En teori ska kunna testas genom att genomföra

experiment. Att bevisa en teori genom att genomföra experiment kallas den naturvetenskapliga

metoden. Ifall teorin inte är så omfattande kallas den vetenskaplig modell. En modell förklarar ett fenomen

och förklaringen kan vara lite enklare. Något som förklarar ett enkelt sammanhang kallas begrepp.

1. Grundfysik; Atomen, massa och vikt.

Allting på jorden är uppbyggt av atomer. Atomer av samma sort kallas för grundämne. Det finns runt 110

olika grundämnen. De finns samlade i det periodiska systemet. Om du jämför med en legosamling så

motsvarar varje grundämne en speciell sorts legobit. Naturens legobitar, grundämnena, bygger upp allt vi

ser omkring oss. De är olika vanliga i naturen. Här är ett annorlunda periodiskt system som visar hur

vanliga grundämnena är på jorden. Alla grundämnen kan ha tre olika tillstånd som kallas faser: Fast,

flytande och gas. T.ex. vattnets tre faser är is, flytande vatten och vattenånga. Mer om det längre ner i

texten.

Atomen består vanligtvis av tre delar. Den plusladdade protonen och den neutrala neutronen finns i kärnan

och den negativa elektronen snurrar runt kärnan. Undantaget är väte som är det vanligaste grundämnet i

universum. Den vanligaste varianten av väte består endast av en proton och en elektron.

Atomens tre delar består i sin tur av ännu mindre delar. Naturens allra minsta delar kallas

elementarpartiklar. Dit hör elektronen men inte protoner och neutronen. Väldigt små saker i naturen kallas

med ett generellt ord, partiklar. En partikel kan vara från en miljondels millimeter till några millimeter stor.

Bilden visar en atom. Atomer ser inte ut så här på riktigt utan detta är en modell för att kunna beskriva

atomens egenskaper. I kärnan finns protoner och neutroner. Runt kärnan snurrar elektroner i särskilda

banor som kallas elektronskal.

Allt som byggs upp av dessa små byggstenar kallas materia. Materia har en vikt eller med ett annat ord, en

massa. Det vill säga, föremål som består av grundämnen är materia och har en vikt (massa). I vår vardag

mäter vi vikt/massa med bland annat gram, hekto, kilo, ton.

Sträcka, yta och volym

Om du går på en linje fram och tillbaka så rör du dig i en dimension (riktning). En spänd lina eller

”fågelvägen” mellan två städer på en karta är också en dimension. En sträcka är avståndet mellan två

punkter. Sträckor mäts t.ex. i millimeter, centimeter, decimeter, meter, kilometer och mil.

Om du rör dig på en yta t.ex. när du spelar fotboll så rör du dig i två dimensioner(riktningar). Att räkna ut

area är att räkna ut hur stor en yta är. Ett A4 papper har en yta och ett golv likaså. Ytor eller areor mäts t ex

med mm2, cm2, dm2 och m2. För stora ytor och arealer som länder används km2 och kvadratmil. Du kan

tänka att tvåan i enheten står för två dimensioner.

Om du simmar i en bassäng rör du dig oftast i tre dimensioner (riktningar). Du kan röra dig fram och

tillbaka på ytan men du kan även dyka ner under vattnet. Du kan även gå runt i ett rum (yta) men hoppar

du eller går upp för en trappa eller stege i rummet tillkommer en dimension.

Volym är hur mycket något rymmer om det skulle fyllas med t.ex. vatten. Bassängen har ett innehåll

(vattnet) alltså har den en volym. De flesta föremål har en volym. Innehåll eller volym räknar man ut

genom att ta sidorna gånger varandra. Volym mäts t. ex. med enheten mm3, cm3, dm3 och m3. Den

upphöjda trean står för tre dimensioner.

Det finns ofta flera enheter som mäter samma sak. För att förvirring inte ska uppstå hos vetenskapsmän har

de bestämt vissa enheter som alla ska utgå från . Dessa kallas SI-enheter(storheter). T.ex är SI-enheten för

massa kilogram och för sträcka meter.

För att mäta saker runt omkring oss kan olika verktyg användas. Linjal och våg känns väl naturligt när man

ska mäta sträcka och massa. Men dessa finns i en uppsjö av varianter beroende på hur noggrann mätningen

ska vara. Här är några exempel.

Nu ska vi kort gå igenom ett begrepp som har med volym att göra.

Densitet (wiki)

Densitet mäter hur kompakta ämnen är. Man skulle kunna säga att densitet är ett ämnes täthet, hur tätt

atomer sitter mot varandra i ämnet. Alla ämnen (gaser, vätskor, metaller m.m.) har en densitet. Ju högre

densitet som ett ämne har desto fler atomer trängs på samma volym. Det gör att ämnen med hög densitet

(täthet) väger mer.

Två lika stora föremål kan väga olika mycket. Det beror på att de har olika densitet. Bly har högre densitet

än bomull. Fyll ett litermått (mjölkpaket) med bomull och ett annat litermått med bly. Släpp paketet på

tårna så förstår du.

En liter (1 dm3) vatten väger 1 kilo. Vattnets densitet är 1 kg/dm3. Föremål som har lägre densitet kommer

att flyta på vattnet t.ex is (0,9 ). Föremål som har en högre densitet kommer att sjunka t.ex alla metaller.

För att ta reda på ett föremåls densitet måste man veta två saker. Massa och volymen. Sambandet ser ut så

här:

Ett fast ämne som består till 96% luft: Aerogel (youtube 2 min engelska)

Testa dig själv på avsnittet : 10 små söta frågor.

2. Kraft

Kraft är ett begrepp som används mycket inom fysik. Kraft är något som kan ge föremål en rörelse, ändra

riktning och bromsa upp dem. Kraft kan också ändra form på föremål. En kraft har alltid en storlek och en

riktning. Enheten för kraft är Newton. Enhetens förkortning är stort N. Kort förklarande film (youtube 3

min svenska)

Tyngdkraften är en kraft som alla föremål på jorden påverkas av. Tyngdkraft kallas också gravitation eller

dragningskraft. Tyngdkraften är alltid riktad nedåt mot jordens mittpunkt.

Tyngdkraften beror på att föremål alltid dras mot varandra. Tappar du ett föremål faller det mot marken

men både jorden och föremålet dras mot varandra. Eftersom jorden har så mycket större massa än

föremålet så kommer jordens rörelse inte att märkas.

Det är skillnad på massa, vikt och tyngd. Massa och vikt är samma sak (fast det används i olika

sammanhang) medan tyngd är något som beror på massan och tyngdkraften.

För att räkna ut tyngdkraften (på jorden) så tar man föremålets massa och multiplicerar det med ett värde

(jordens gravitationskonstant) som är ungefär 10.

Krafter mäts med en dynamometer. Det är en våg som tar hänsyn till tyngdkraften. Eftersom tyngden beror

på vilken planet du befinner dig på (gravitationen är olika) skulle den visa något helt annat på månen, mars

eller Jupiter.

What is gravity? (youtube, engelska 1,46)

Testa dig själv på avsnittet : 10 små söta frågor.

3. Tryck

Tryck beror på kraftens storlek och storleken på ytan som kraften fördelas på. Om du trycker med samma

kraft så blir trycket mindre ju större yta du trycker med. Du kan tänka att tryck är hur utspridd en kraft är.

Om du går ut i djup snö så kommer du troligtvis att sjunka ner i den. Om du istället tar på dig ett par skidor

så blir det större yta mot underlaget (snön) och trycket blir mindre. Nu kommer du troligtvis att åka ovanpå

snön.

Tänk dig att du har en vässad penna som du trycker mot ett finger. Med samma kraft trycker du först den

platta änden mot fingret sedan den spetsiga. Den spetsiga gör mest ont eftersom ytan är mindre och kraften

blir mer koncentrerad till en mindre yta. Då blir trycket högre.

Så här räknar du med tryck:

Enheten för tryck är bland annat N/m2 (hur många Newton som trycker på en kvadratmeter). Denna enhet

kallas också Pascal (Pa). 1 pascal är ett väldigt lågt tryck.

Artikel: Pascal - Förbud mot matematik väckte hans intresse.

Tryck i vatten

Att tryck även finns i vatten märker du när du dyker. Om du dyker tillräckligt djupt så gör det ont i öronen.

Ju djupare du dyker desto mer ont gör det. Detta beror på vattnets tryck. Ju djupare du är desto mer vatten

trycker på dina trumhinnor i öronen. Vattnet trycker inte bara ovanifrån utan från alla håll. Mer om det

senare. Kort film om tryck: (Vetamix svenska 2 min)

Om du häller upp vatten i ett glas så lutar aldrig vattenytan. Det beror på att lufttrycket trycker på

vattenytan lika mycket. Om du har flera glas som står i förbindelse med varandra och där vattnet kan flöda

emellan kommer vattenytan alltid hamna på samma nivå i de olika glasen.

Bilden nedan är ett exempel på detta. Det kallas för kommunicerande kärl.

Detta fenomen används i vattentorn. Vattentorn byggs på ställen som ligger högre än husen. Sedan pumpas

vattnet upp i vattentornet och därefter kommer detta fenomen se till att husen får vatten i kranarna

automatiskt. Om något hus är högre än vattentornet måste det ha en egen pump.

Mer om vattentorn.

Water tower - how it works (youtube, engelska 2,20)

Vattnets lyftkraft: Om du trycker ner en badboll under vattnet så vet du att den kommer att ploppa upp och

hamna på vattnets yta igen. Det är en kraft som trycker upp den. Kraften som trycker upp bollen kallas

vattnets lyftkraft.

Om du försöker flytta på en stor sten är det lättare att göra det under vattnet än ovanför vattnet (på land).

Det beror också på vattnets lyftkraft påverkar stenen med en kraft precis som med badbollen.

Denna kraft beror på hur mycket vatten bollen, stenen eller något annat föremål tränger undan.

Lyftkraften är lika stor som tyngden på vattnet som bollen tränger undan (d. v. s. tyngden på det vatten som

motsvarar föremålets volym). Detta kallas Arkimedes princip.

Detta gör att fartyg kan flyta, till och med stora rackare gjorda av järn. Den volym vatten som fartyget

tränger undan väger mer än fartyget. Därför blir lyftkraften uppåt större än båtens dragningskraft nedåt.

Tre små filmer om detta:

( youtube, svenska 2 min) ,

(youtube, svenska 4 min)

(youtube, engelska, 3min)

Tryck i luft

Ovanför våra huvuden har vi ett 10 mil högt lager med luftmolekyler. Detta lager, som ligger mellan

jordytan och rymden, kallas atmosfär och består till största del av grundämnena kväve och syre. Dessa

molekyler har en massa som tillsammans trycker på våra huvuden. Det kallas lufttryck.

What is air pressure? (youtube, engelska 3,39)

Läs mer på om lufttryck: SMHI

Fråga: Hur mycket väger luft?

Ju högre upp man kommer t ex om du åker flygplan eller klättrar i berg desto färre luftmolekyler trycker på

ditt huvud och därför blir trycket lägre. Dessutom blir atmosfären tunnare ju högre upp du kommer vilket

gör att det blir svårare att andas. Det finns färre luftmolekyler t ex syre som du behöver för att andas.

Lufttryck kan man mäta med en aneroidmeter. Man mäter även lufttryck med pascal (N/m2). När man

mäter lufttryck använder man ofta prefixet kilo, k. Om trycket vid jordytan är större än 100 kPa kallas det

högtryck. Om trycket är lägre än 100 kPa kallas det lågtryck. Två vädertermer vi kommer tillbaka senare

till.

Fråga: Vad innebär lufttryck?

Fråga: Vad är rekordet för lufttryck?

Ett mer ålderdomligt sätt att mäta lufttryck är med en barometer. Du eller någon släkting har kanske en

barometer på väggen hemma. Man mäter om det är högt eller lågt lufttryck och med hjälp av det kan man

få hjälp att förutsäga vädret. Barometern bygger på ett klassiskt experiment av Evangelista Torricelli. Lite

kortfattat fungerar det så här:

Du har ett sugrör i ett glas med saft. Du suger upp saften och sätter tummen för den övre änden. Saften

kommer fortfarande vara kvar i sugröret. Varför? Det funderade Torricelli också på.

Lufttrycket trycker ner vattenytan i glaset. I sugröret finns det inget lufttryck eftersom din tumme är i

vägen. Lufttrycket på saften håller kvar vätskan i sugröret. Gränsen för detta trick är 10 meter. Du skulle

kunna ha ett sugrör strax under 10 meter och göra samma sak.

Att gränsen just är 10 meter beror på att atmosfärens lufttryck (10 mil) motsvarar trycket på 10 meter ner i

en sjö/hav. Om du är nere på 10 meters djup är trycket för dig exakt dubbelt så högt som lufttrycket

eftersom där får du tryck från både vattnet och atmosfären.

Torricelli gjorde sugrörexperimentet men bytte ut vattnet mot kvicksilver som har 14 gånger högre densitet.

Då kunde lufttrycket bara trycka upp kvicksilvret en fjortondel av 10 meter vilket motsvarar 760 mm.

Exakt hur mycket kvicksilvret trycktes upp berodde hur stort lufttrycket var i atmosfären. Han hade nu

byggt en barometer som hjälpte till att förutsäga vädret. Än i dag mäter man lufttryck i "millimeter

kvicksilver".

Fråga: Hur högt kan en ballong flyga?

Övertryck, undertryck och vacuum.

För att cykla behöver du luft i däcken om färden ska vara behaglig. Lufttrycket i däcket är mycket högre än

utanför däcket. När man pumpade i luften fick man alltså fler luftmolekyler att trängas i slangen än vad det

brukar vara i luften du andas. Luftens densitet i däcket är högre än utanför.

Detta kallas för ett övertryck. När man använder en pump så pressar man ihop luften så den ska åka in i

slangen. Att pressa ihop luft kallas komprimera luften. Att pressa ihop luft skapar också övertryck.

Ett annat exempel är läsk. Här finns det ett övertryck av kolsyra. Det märker du när du öppnar. Dessutom

börjar kolsyran omvandlas till koldioxid som bubblar ut i atmosfären.

Undertryck är motsatsen till övertryck. Det finns alltså färre luftmolekyler i en behållare än det finns på

utsidan. Densiteten är lägre på insidan än på utsidan.

Undertryck kan du få i en glasburk med metallock på (typ smörgåsgurka). Du kan inte öppna den oavsett

hur stark du är. Om du tar en kniv och bänder upp locket lite så luft kommer in är det sedan inga problem

att öppna.

Vakuum är ett extremt undertryck. Man brukar säga att vakuum är när det inte finns några molekyler

närvarande alls men ett perfekt vakuum är omöjligt att få. Även i rymden finns det lite spridda atomer

(knappt mätbart).

När mat paketeras så sugs all luft ur förpackningen så att ett vakuum skapas. Eftersom luftens syre

påskyndar nedbrytning av maten så håller maten längre vid vakuumpaketering. (Man kan också paketera

maten i 100 % kväve. Det förhindrar också nedbrytningsprocessen. Då är det normalt lufttryck.

Ett klassiskt experiment med undertryck är de Magdeburgska halvkloten. På 1600-talet tog man två stora

halvklot med perfekt passform. Man satte inte ihop dem på något sätt ut sög bara ut luften ur klotet så att

det blev vakuum inuti klotet. Nu försökte man dra isär halvorna igen, vilket visade sig vara omöjligt.

Förklaringen är att när luften pumpas ut så finns det inget tryck inifrån längre utan bara utifrån. Lufttrycket

utifrån höll ihop kloten.

Hur kan ett flygplan flyga?

Fråga: Vad sker med en människa i vakuum?

Film (Youtube, svenska, 41 sek)

Förklaring på Flygarns bloggsida.

Testa dig själv på avsnittet: 10 små söta frågor.

4. Värme

Värme är ett mått på hur mycket molekylerna (eller atomerna) i ett ämne rör på sig. Alla grundämnen kan

vara i fast, flytande och gasform. Detta kallas för aggregationsformer. Det som bestämmer vilken fas ämnet

har är temperaturen.

Fast ämne: Molekylerna rör sig väldigt lite. De är tätt packade och rör sig bara med små rörelser.

Flytande: Om du tillför värme så rör sig molekylerna mera. I vätskor är molekyler fortfarande tätt

packade men de rör sig fritt och byter plats med varandra.

Gas: Molekylernas rörelse är så stor att de frigör sig från varandra. Molekylerna rör sig med hög

fart och krockar med omgivningen. Det är tomrum mellan partiklarna. Det finns ingen luft eller

något annat utan det är helt tomt mellan dem.

Nedan kan du se vad det heter när ämnen byter fas . Alla ämnen har också en smältpunkt och en kokpunkt.

Mest kända ämnet är vatten som smälter vid 0 grader och kokar vid 100 grader Celsius.

MagisterEva förklarar : (youtube, svenska, 2,03)

Värmeutvidgning.

Om ett ämne värms så kommer molekylerna i det att röra sig mer. Det innebär i sin tur att det tar större

plats. Detta gäller alla grundämnen. Om ett ämne i fast form värms och ändrar fas till gasform så har det

samma massa men mycket större volym. Men även om ett föremål värms, som inte byter fas, så får det en

större volym.

Detta kan medföra lite problem. Järnvägar är gjorda av järn. Riktigt varma sommardagar så värms rälsen så

att den sväller. Om oturen är framme kan rälsen ändra form så tåg riskerar att spåra ur. Det

kallas solkurvor.

I strykjärn används denna egenskap. Där används något som heter bimetall. Det är två metallskenor som

ligger mot varandra. När dessa värms kommer de att expandera (öka i storlek) olika mycket. Om de olika

metallerna sitter ihop blir effekten att de böjs. Detta används som strömbrytare i strykjärn. Vid en viss

temperatur böjs metallen och strykjärnet slås av (den slutna kretsen bryts).

Eisen= järn

Kupfer= Koppar

Temperatur

Värme är hur mycket ett ämnes molekyler rör sig. Ju snabbare de rör sig desto högre värme. Med

temperatur mäter man värme. Temperatur ger ett värde på molekylernas rörelse.

Om temperaturen sänks så kommer molekylerna rör sig långsammare och långsammare. Till slut står de

helt still. Då är det minus 273,15 grader Celsius. Det kallas den absoluta nollpunkten. Det kan inte bli

kallare än så. Om temperaturen istället höjs så finns det ingen övre gräns, någon maxtemperatur.

Det finns olika skalor att använda när temperatur mäts. Celsius har vi i Europa. I Celsius-skalan är det 100

steg mellan vattnets fryspunkt och kokpunkt. Fahrenheitskalan används i USA. I Fahrenheit-skalan så är

det 180 steg mellan vattnets fryspunkt och kokpunkt. Därför är det svårt att jämföra dessa skalor och

en omräkningsformel måste användas.

Kelvinskalan används inom forskning och vetenskap. Här är 0 grader den absoluta nollpunkten och 1

Kelvingrad är lika stor som en Celsiusgrad. Dessa skalor är lätta jämföra.

Celsius Kelvin Fahrenheit

-273 0 -459

0 273 32

40 313 104

Fråga: Vilken är temperaturen i atmosfären?

Artikel: Celsius -Astronomen som tog tempen

Värme kan spridas på tre sätt

1) Ledning. Ledning kan ske i fasta material, vätskor och gaser. Metaller är överlägset bäst på att sprida

värme genom ledning. Om du värmer något i ena änden kommer värmen ledas vidare till den andra änden t.

ex. handtaget på stekpannan. Partiklarna (järnatomer) kommer i den varma delen ha högre rörelse. De

kommer att knuffa på de andra järnatomerna så att de till slut också rör sig lika mycket. Värmen sprids

sakta till hela föremålet. Att värmen, i olika föremål, sprids olika bra beror främst på hur föremålets atomer

är bundna till varandra. Till viss del beror det också på föremålets densitet.

2) Strömning. Strömning sker i vätskor och gaser. Enkelt förklarat så blandas det varma materialet med det

kalla. Om det är varmt vatten i den ena änden av badkaret och kallt i andra så kommer vattnet till slut att ha

blanda sig och få samma temperatur. Samma sak gäller gaser t. ex. element värmer luft och den sprids i

rummet på grund av strömning.

3) Strålning. Strålning är ljuspartiklar från solen, lampor eller någon annan varm källa. När ljuspartiklar

träffar ett föremål så omvandlas dess energi till värme.

Att höja temperaturen i ett ämne kräver olika mycket energi. Att höja temperaturen i vatten kräver mycket

mer energi än att göra det än i en lika tung järnbit. Varje ämne har en "specifik värmekapacitet" som

visar hur mycket energi som krävs för att värma upp ämnet.

Tryck och temperatur hänger ihop. Det märks om du ska koka vatten. När du kokar vatten så övergår

flytande vatten till vattenånga. Vattenmolekylerna i kastrullen ( i flytande fas) får så mycket rörelse att de

hoppar ur kastrullen och blir vattenånga.

Vatten i kastrullen påverkas av lufttrycket. Lufttrycket fungerar som ett osynligt lock. Luftmolekyler gör så

att vattenmolekylerna måste ha hög rörelse (mycket energi) för att kunna bli vattenånga.

Om trycket ovanför kastrullen minskar så kommer det att bildas vattenånga lättare. Det innebär att vattnet

kokar vid lägre temperatur. Om trycket ökar kommer vattnet att koka vid en högre

temperatur. I tryckkokare kokar vattnet vid 120 grader.

Om det är lägre tryck ovanför kastrullen kommer det vara lättare för vattenmolekylerna att övergå till

gasform. På Mount Everest topp, där det är lågt lufttryck, kokar vattnet redan vid 70 grader. För att ägg ska

koagulera och bli fast så måste det kokas vid 84 grader. Därför kommer ägget aldrig bli klart.

Kort artikel: Vatten flyter vid minus 130 grader.

Fråga: Vattnets kokpunkt?

Fråga: Varför känns det kallare att röra vid metall än trä?

Testa dig själv på avsnittet : 10 små söta frågor.

5. Meteorologi

Att studera vädret kallas meteorologi. Det är skillnad mellan väder och klimat. Väder är mer kortsiktigt (1

vecka) medan klimat är väder över längre tidsperioder. Det är oerhört komplicerat att studera väder

eftersom det finns så många faktorer som kan påverka t ex temperatur, havsströmmar, luftfuktighet, vind

och nederbörd m.m.

Fråga: Hur fungerar vädret?

Det finns några viktiga punkter som styr många väderfenomen.

1. Varm luft kan innehålla mer vattenånga än kall luft.

2. När solen lyser på vår planet så är det framförallt haven och marken som värms upp, inte luften.

3. Naturen vill utjämna olikheter vad det än må vara. T ex luftfuktighet, temperatur, lufttryck m.m.

4. Varm luft stiger uppåt. Det beror på att den har lägre densitet än kall luft. Den är "lättare".

Vanliga väderfenomen:

Regn - Luften innehåller vattenånga. Man kallar det luftfuktighet. Varm luft klarar att innehålla mer

vattenånga än kall luft. Om luften inte klarar att innehålla mer vattenånga kallas det att den är mättad. När

mättad luft kyls av (blir kallare) så kondenseras ångan (gas) till små vattendroppar (flytande). Det har

bildats ett moln. Om vattendroppar blir stora så de inte kan sväva faller de ner som regn.

Snö- Det sker på samma sätt som när regn bildas. Skillnaden är att det är kallare ute. Beroende på hur kallt

det är får snöflingorna olika utseende. 10 saker du inte visste om snö

Hagel- Det sker på samma sätt som när regn bildas. Skillnaden är att uppåtgående vindar lyfter upp regnet

högt upp i atmosfären där det är väldigt kallt. Regnet fryser till iskulor innan det faller ner.

Fråga: Varför kommer hagel i skurar?

Dimma - Luften vid marken värms upp under dagen. När det senare blir kallare så kyls luften av och

vattenångan kondenseras. Ungefär som när moln bildas fast det är nära marken. Återigen, varmluft klarar

av att innehålla mer vattenånga än kall luft.

Fråga: Vad är sjörök?

Dagg - Fungerar som dimma men det går ytterligare ett steg. Den kondenserade luften har bildat små

vattendroppar som lägger sig som ett lager på marken.

Vind - Vindar uppstår när naturen vill utjämna skillnader. Det har alltid med värme att göra. Jorden värms

upp olika mycket beroende på jordaxelns lutning, hur landskapen ser ut m.m. Denna ojämna uppvärmning

leder i sin tur till temperaturskillnader och därmed tryckskillnader. Luften får olika densitet. Detta vill

naturen jämna ut så att det blir lika överallt. Då uppstår vindar. Luften börjar röra på sig. Vindstyrka mäts

i beaufort.

Fråga: Hur uppstår en storm?

Fråga: Varför blåser det?

Fråga: Varför kommer vinden i byar?

Kort artikel: Så utvecklas en tornado.

Sjöbris /landbris - När solen lyser på jorden värms mark och vattendrag upp. Under dagen så värms marken

upp snabbare än sjön/havet. Den varma luften stiger och luft från havet blåser in och utjämnar

tryckskillnader. När det blåser från havet mot land kallas det sjöbris (havsbris).

På natten händer det omvända. Luften över marken kyls av snabbare än den över vattnet. Det innebär att

det kommer vara tryckskillnader i luften över land och vatten och det leder till en vind. När det blåser från

land mot hav kallas det landbris.

Kallfront /varmfront

Det inte alltid luften blandar sig och utjämnar temperatur och tryck på en gång. Ofta trycker varmare luft

bort kallare luft och tvärtom. Gränsen mellan kall och varm luft kallas front.

Om varmluft (luftmassa) trycker bort kall luft (luftmassa) så kallas det varmfront. Den varma luften har

lägre densitet (är lättare) än den kalla luften och lägger sig ovanpå och kyls av. Det bildas moln och börjar

regna.

Om kall luftmassa trycker bort varm luftmassa kallas det kallfront. En kallfront(50-75 km/h) rör sig

snabbare än en varmfront(30-50 km/h). När varmluften kyls av snabbt blir det ofta kraftiga regn och åska.

Högtryck / lågtryck.

När solen lyser så blir det varmt. Det innebär att luftmolekyler rör sig mer. Det blir färre luftmolekyler per

kubikmeter (1m3). Det innebär i sin tur att densiteten blir lägre och att luften stiger uppåt. Man får ett lägre

tryck som man kallar lågtryck.

När den stigande luften sedan når högre upp i atmosfären kommer den att kylas av och sjunka mot marken

igen. Lufttrycket vid marken ökar och det blir högtryck.

Som tidigare nämnt ger de olika skillnader i tryck upphov till vindar.

Tillägg: Sommartid bildas färre moln vid högt lufttryck (högtryck). Det innebär att solen tittar fram och

bidrar till värme och inget regn. Därför är högtryck något positivt för strandmänniskor. Läs mer på

SMHI, här (ganska svårt) och här (svårare).

Artikel: Väderprognoser:

Med hjälp av att titta på moln kan man få en snabb uppfattning om hur vädret blir.

Stackmoln (cumulus): Vanliga moln som bildas på sommaren när det är vackert väder. Ger sällan

regn men dock skugga om man solar på stranden.

Upptornade stackmoln (cumulus): Stackmoln som växer på höjden. Blir de tillräckligt stora börjar

det regna.

Bymoln / åskmoln. (cumulonimbus)Stora, höga moln som är svartas nertill. Kryp ner under täcket

och sätt på en bra film, för nu blir det åska och regn.

Fjädermoln (cirrus) Tunna, genomskinliga moln på hög höjd. Kan täcka hela himlen.

Regnmoln (nimbostratos) Grått och kan täcka hela himlen. Ger ihållande regn.

10 saker du inte visste om moln.

Fråga: Kan man känna att det blir åska?

När man gissar hur vädret ska bli kallas det att man gör en prognos. För att de ska bli så exakta som möjligt

använder man sig av väderstationer och satelliter som mäter vindar, temperatur, tryck, molntyper m.m. I

Sverige görs prognoserna av SMHI. Det är väldigt komplicerat och därför blir prognoserna inte alltid rätt.

Fråga: Hur gör man en väderprognos?

Artikel: Att spå väder - en omöjlig uppgift

All insamlande data sammanställs i en väderkarta. Den kan se ut så här:

Vad betyder vädersymbolerna?

De röda linjerna med halvcirklar på betyder varmfront.

De blå med trianglar kallfront.

H och L är högtryck och lågtryck.

Artikel: Vädersatelliterna fyller 50

Artikel: Så blir vädret - lär dig se tecknen i skyn

Lång artikel: Allt om vindar

6. Jordens strålningsbalans

Solen skickar ut gigantiska mängder energi i form av solstrålning åt alla håll i rymden. En liten del av

denna energi når jorden. 30 procent av strålningen som når jorden reflekteras (studsar bort) tillbaka ut i

rymden på grund av jordens atmosfär. Molnfria dagar strålar mer energi in och det blir varmare. Mulna

dagar blir kallare för då reflekteras mer solljus. Solen är orsaken till de flesta väderfenomen på jorden.

De 70% solenergi som når jorden gör att...

jorden värms upp.

vatten avdunstar.

bidrar till vind, vågor och strömmar.

Strålningen lämnar sedan jorden men då har den lägre energi.

Jordens atmosfär hindrar naturligt att solstrålningen reflekteras ut i rymden. Utan vår atmosfär skulle det

vara betydligt större temperaturskillnader mellan dag och natt samt kallare på jorden. Solstrålning

omvandlas till värme, vindar sprider värmen genom strömning. Marken värms upp och sprider värmen

genom ledning.

Livet på jorden behöver växthuseffekten i lagom dos. Människans utsläpp av växthusgaser bidrar till att

strålningen som kommit ner till jorden har svårare att ta sig från jorden. Det kallas en förstärkt

växthuseffekt.

1. Solstrålning kommer in i atmosfären.

2. En viss del av reflekteras ut i rymden.

3. En del av solstrålning stannar kvar i atmosfären och värmer upp jorden.

Vetenskapsradions kortfilmer om klimatet

Vetenskapsradion -Hur fungerar växthuseffekten?

Vetenskapsradion -Kommer uppvärmningen fortsätta?

Vetenskapsradion -Beror värmen på utsläpp av människan?

Vetenskapsradion -Kan den globala uppvärmningen bero på något annat?

Vetenskapsradion -Har det blivit varmare på jorden?

Solen strålar ut olika mycket mängd energi, bland annat beroende på solfläckar, vilket gör att jordens

klimat har förändrats genom historien. Ibland är det istid och ibland har jordens temperatur varit högre än

vad den är idag.

Att dagens klimatförändringar beror på ökat utsläpp av koldioxid och andra växthusgaser råder det inget

tvivel om.

Testa dig själv : 10 små söta frågor.

Inför prov: Testa dig på hela texten

Elektricitet

1. Energi - Vad är det?

Energi finns omkring oss i allt som rör sig, lever och lite till. Energi är något som får saker att hända.

Energi är ett viktigt begrepp inom fysiken, kanske det viktigaste. All ursprunglig energi uppstod vid big

bang även den som vi har på jorden idag. En viktig regel (princip) kring energi är: "Energi kan inte

förstöras eller skapas utan bara omvandlas". Denna mening kallas energiprincipen (undantag Big Bang). På

grund av denna lag kommer du aldrig kunna bygga en evighetsmaskin.

Prylen på bilden kallas Newtons vagga. När kulorna krockar kommer lite av rörelseenergin omvandlas till

värmeenergi. Därför stannar kulorna efter ett tag.

Vetenskapen har delat in energi i olika slags typer. Indelningarna kan vara lite olika beroende på källa.

Strålningsenergi - Kallas ibland ljusenergi. Energi som strålar helt enkelt.

Ljudenergi - Det som låter innehåller energi.

Elektrisk energi - kan lätt omvandlas till andra energiformer.

Värmeenergi - Allt som är varmare än den absoluta nollpunkten (-273 C) innehåller värmeenergi.

Kemisk energi - I kemiska ämnen finns energi. T. ex. mat, bensin, batterier.

Kärnenergi - Från speciella grundämnen som är radioaktiva.

Rörelseenergi - Rörelser på jorden kräver energi.

Lägesenergi - Ett föremål som har möjlighet att falla ner har lägesenergi. Denna energityp hänger

väldigt mycket ihop med rörelseenergi eftersom lägesenergi alltid omvandlas till rörelseenergi. Ett

föremål som rör sig uppåt får också alltid lägesenergi.

Mekanisk energi. Det är ett gemensamt namn för rörelseenergi och lägesenergi. Här finns också

elastisk energi.

Detta kallas för energiformer. Energin omvandlas mellan dessa. T. ex. när du gnider dina händer snabbt

mot varandra omvandlas rörelseenergi till värmeenergi.

All energi på jorden kommer från solsystemets skapelse (ursprungligen Big Bang). Det är inte bara ljus från

solen utan även från jordens varma inre och grundämnen som man använder i kärnkraftverk (radioaktiva).

Energi har olika kvalité. Kvalitén beror på hur användbar energiformen är för människan. Eller mer

korrekt: hur lätt man kan omvandla energin utan förluster. Elektrisk energi har hög kvalité eftersom den lätt

kan omvandlas till andra energiformer. Värmeenergi har lägst kvalité eftersom den svår att omvandla till

något annat än just värme.

Energiskola - Här hittar du ungefär samma sak fast på ett annat sätt.

Läs mer på wikipedia.

Svår artikel: Jakten på fri energi.

Testa dig själv : Små söta frågor

2 Statisk elektricitet

En naturlig form av elektricitet är statisk elektricitet. För att förstå den måste man först titta på atomen.

I atomen finns negativa (elektroner) och positiva laddningar (protoner). I atomkärnan (nukleon på

vetenskaplig svenska) finns också neutroner men de är oladdade och saknar betydelse i detta fall.

Normalt är atomen oladdad men ibland gnider/gnuggar man bort de negativa laddningarna och då blir

atomen elektriskt laddad, alltså positivt laddad, eftersom de negativa elektronerna försvinner. Eftersom

naturen alltid har en drivkraft att jämna ut skillnader, vad det än må vara, så kommer förr eller senare

atomen fånga upp en negativ laddning och bli oladdad.

Om man nu gör detta i stor skala. Du går runt på en heltäckningsmatta och kommer att gnida bort en massa

negativa laddningar. Du blir positivt laddad. Den "elektriska stöten" som du så förr eller senare får är ett

snabbt sätt att få tillbaka de förlorade negativa laddningarna. Snabbt och effektivt men inte så skönt. En

annan förklaring.

Åska är ett exempel på statisk elektricitet. Åskmolnen är positivt laddad upptill och negativt laddade på

undersidan, närmast jorden. Eftersom naturen vill utjämna skillnader så blir det en urladdning. Vi ser det

som en blixt.

Länk till allt du behöver veta om åska. En annan artikel : åska - myt eller verklighet.

Fråga: Kan energin i en blixt utnyttjas?

Fråga: Kan statisk elektricitet utlösa brand?

Experiment med statisk elektricitet.

(youtube, svenska, 2 min),

(youtube, engelska , 6min)

Sida om statisk elektricitet.

Testa dig själv: Små söta frågor

3. Grundbegrepp elektricitet

Elektricitet är en ström eller ett flöde av elektroner. En elektron är den negativt laddade partikeln i en atom.

En atom innehåller dessutom proton (positiv) och neutron (neutral)

Spänning

För att förklara spänning så behöver jag bilden ovan. Detta är en extrem förenkling av ett batteri. På riktigt

fungerar batteriet så här (avancerat) men bilden underlättar för att förklara funktionen. I ena änden finns ett

minustecken som kallas minuspol och på andra finns det en pluspol. Vid minuspolen finns det väldigt

många elektroner och vid pluspolen finns inga. I batteriet har plus och minuspol ingen kontakt med

varandra. Naturen vill utjämna skillnaden mellan polerna så om jag sätter en ståltråd mellan dem så

kommer elektronerna rusa från minuspol till pluspol. Om jag är lite smart kan jag sätta dit en elektrisk

apparat istället så får jag lite nytta av detta flöde. När det finns lika mycket elektroner vid plus- och

minuspol kommer flödet/strömmen att sluta. Batteriet är slut. Ytterligare förklaring (Youtube, svenska,

4,40)

Frågesida: Allt du behöver veta om batterier.

Spänningen är skillnaden i laddning mellan pluspol och minuspol. Spänning mäts i volt (V). Det är

spänning som får elektroner att röra sig. Ju högre spänning desto mer elektroner vill röra sig.

Vanliga batterier brukar ha spänningen 1,5 V. I vägguttaget är det 230 Volt.

Artikel : Volta - batteriets upptäckare.

Ström

Strömmen är just en ström med elektroner. Elektroner som rör sig i ledning. Tänk att du gör dig pytteliten

och trollar in dig inuti elledningen. Då kan du räkna hur många elektroner som åker förbi dig. Ju fler

elektroner som passerar desto högre ström. Jämför det med att stå vid en väg och räkna bilar. Det är

strömmen som används i elektriska produkter på olika sätt. Det finns två olika typer av ström:

Likström - strömmen åker åt samma håll hela tiden, från minus till plus tills det är utjämnat. Denna

typ finns i batterier.

Växelström - Strömmen byter håll hela tiden. Denna ström finns i våra vägguttag.

Artikel: Nikolas Tesla - Han gav oss växelströmmen

Ström mäts i Ampere (A). Om man mäter strömmen är det lättare att veta hur pass farlig elektriciteten är

eftersom man mäter det faktiska antalet elektroner.

Artikel: Ampere -elektromagnetismens fader (Allt om vetenskap)

Ledare/isolatorer

Strömmen måste ha något material att ta sig fram igenom när elektronerna rör sig från minus till pluspol.

Materialet måste leda ström och kallas ledare. Metaller är goda ledare, speciellt silver, koppar och guld.

Hur bra ledaren är beror på materialet (ämnet), tjockleken, längden och temperaturen.

Ett ämne som inte leder ström kallas för en isolator (wiki). Exempel på isolatorer är plast och porslin. De

finns runt ledning för att skydda sig från elektriciteten.

Resistans

Ström är alltså olika bra på att ta sig fram i en ledning beroende på ovanstående faktorer. Man säger att

ledare har ett motstånd, en resistans. I en ledare med stort motstånd har elektronerna svårt att ta sig fram.

Elektronernas rörelseenergi omvandlas till värme istället. En bra ledare har lågt motstånd. Då kommer

elektroner fram.

En liknelse. Tänk dig att din klass ska gå igenom en korridor (ni är elektroner). Är korridoren tom så

kommer alla fram till klassrummet på andra sidan. Är korridoren full med annat folk (högt motstånd)

kommer inte alla komma fram till klassrummet (några stannar och snackar o. s. v.).

Som sagt, när det är stort motstånd kommer inte alla elektroner fram (de omvandlas till värme) och

strömmen blir lägre.

Resistans mäts med Ohm (enhet)

Detta samband mellan spänning, ström och resistans heter Ohms lag och ser ut så här:

Håll tummen över det som du vill räkna ut.

Om du håller tummen på spänning så för du kvar R*I d. v. s. Spänning = resistans * ström

Eller... Resistans = Spänning delat på ström

Eller... Ström = Spänning delat på resistans

Elektrisk effekt

Elektrisk effekt används för att mäta hur snabbt en apparat omvandlar elektrisk energi till en annan

energiform. Man mäter effekt i Watt (W). Varje elektrisk apparat har lite olika effekt. Ju mer elektricitet

den behöver för att fungera desto högre effekt.

För att ta reda på hur mycket elektrisk energi som en apparat totalt använder, multiplicerar man effekten

med tiden. Energi = effekt * tid

Om effekten mäts i watt och tiden i sekunder blir enheten wattsekunder (Ws). Denna enhet kallas även för

Joule (J)

När det gäller vanliga apparater så brukar man mäta tiden i timmar och energin som används är wattimmar

Wh. Om man förbrukar mycket energi använder man Kilowattimmar. Det är tusen gånger mer eftersom

kilo betyder tusen. Jämför meter och kilometer eller gram och kilogram.

1000 wh = 1 Kwh

1wh = 0,001 Kwh

En gammal tjock-tv har effekten 300 W. Tittar du en timme så förbrukar den 300 Wh eller 0,3 KWh. En

kilowattimme kostar någonstans mellan 1-2 kronor idag.

Fråga : hur långt räcker en kilowattimme?

Sambanden mellan effekt, spänning och ström är:

Detta kan räkna på precis på samma sätt som Ohms lag ovan.

Fråga : Vem uppfann elektriciteten?

4. Kopplingsschema

För att elektriska apparater ska fungera måste strömmen (elektronerna) ha möjlighet att åka från minuspol

till pluspol. Det får inte vara trasigt eller glapp någonstans på vägen för då funkar det inte. När det fungerar

kallar man det för ”sluten krets”. Elektroner kan ta sig runt.

När man arbetar med elektricitet, oavsett om det är i skolan eller som elektriker, måste man på ett tydligt

sätt visa vad man gör. En skiss eller teckning ritat på ett speciellt sätt visar detta. Denna elektriska

beskrivning kallas kopplingsschema.

Ex: Ritad bild / kopplingsschema.

Elektriska ”prylar ” eller delar kallas komponenter. De symboler du ska känna till är:

Komponenterna kan kopplas in på olika sätt. Antingen sätter man dem i rad som bilden nedanför visar. Då

kallas det seriekoppling. Här är batterierna seriekopplade. I detta fall kommer lampan till höger att lysa

dubbelt så starkt än lampan med ett batteri.

På bilden nedan har man seriekopplat lamporna istället. Om den ena lampan går sönder blir det inte en

sluten krets, strömmen kan inte gå runt och den andra lampan slocknar också. Tänk på gamla

adventsljusstakar när man måste skruva på alla lampor för att få den att fungera. De är seriekopplade. I

nedanstående fall kommer de två seriekopplade lamporna lysa men ändå lite svagare än den lampa till

vänster som är ensam. Detta beror på att motståndet i kretsen blir större med två lampor och då blir

strömmen svagare.

Denna koppling nedan kallas parallellkoppling eftersom lamporna sitter parallellt med varandra. Här

kommer alla tre lamporna lysa lika starkt. Däremot kommer batteriet i det högra fallet ta slut dubbelt så

snabbt. Precis som med seriekoppling kan man parallellkoppla både batterier, lampor och strömbrytare.

Om man seriekopplar batterier kan man addera deras volt. T. ex. två batterier med 1,5 V ger totalt en

spänning på 1,5+1,5 = 3 V.

Om man parallellkopplar två batterier så ökar inte antal volt, det totala är fortfarande 1,5 V. Däremot så

räcker batterierna längre.

Som tidigare nämnt så går strömmen från minuspol till pluspol. Tyvärr visste man inte detta när man

upptäckte elektricitet utan trodde att den gick från plus till minus. Ännu mer tyvärr så här man inte rättat till

detta misstag utan man ritar fortfarande strömmen från plus till minus i kopplingsscheman. Alltså felaktigt

men enligt konstens regler ska man göra så.

För att mäta volt (spänning) använder man en voltmeter. För att mäta ampere (ström) använder man en

amperemeter. Proffsiga hemmafixare använder en multimeter som kan mäta både ampere och ström.

Grundläggande ellära -Kjell&Kompani

Testa dig själv : Små söta frågor

5. Faror med elektricitet

Man ska vara försiktig med elektricitet. Om man kommer i kontakt med ström får man en stöt. Man kan till

och med dö om man har otur. Ditt nervsystem inklusive hjärnan sänder sina signaler med hjälp av

elektricitet så du blir kortsluten helt enkelt. Elektricitet i hemmen kan orsaka brand om man inte skyddar

sig. Faror:

Kortslutning. Elektricitet tar snabbast/enklaste vägen mellan minuspol och pluspol. Om din elektriska

apparat har blivit skadad så t ex trasig sladd kan det vara stor risk för att det blir kortslutning (elektriciteten

tar en genväg) och apparaten börjar brinna.

Överbelastning. Om man kopplar in väldigt många elektriska apparater på samma vägguttag, kanske med

hjälp av ett grenuttag, kommer det passera hög ström i ledningen till vägguttaget för att driva alla prylar.

Då finns det en risk att det blir så varmt att det börjar brinna på grund av motståndet i ledningen.

För att förhindra detta:

Proppar /säkringar. I gamla hus (eller där man inte gjort om elen på länge) har man vita

porslinsproppar. Proppen klarar att en viss strömstyrka, en viss ampere. En modernare variant är

automatsäkringar. Dessa fungerar på samma sätt. Elen i husen är kopplad så att den alltid passerar

genom proppskåpet där dessa finns. Olika proppar/säkringar går till olika delar i huset. Om

strömmen blir för hög så brinner en tråd i proppen upp alternativ en brytare slår ifrån i

automatsäkringen. Resultatet blir detsamma. Strömmen slutar fungera och man riskerar inte att det

börjar brinna.

Jordade sladdar. I vanliga kablar finns det två sladdar, eftersom det måste vara en sluten krets och

strömmen behöver gå från minuspol till pluspol. I jordade kablar finns det ytterligare en sladd. Den

är alltid gul/grön-randig. Om din elektriska apparat skulle gå sönder och bli strömförande så

försvinner strömmen i denna jordade sladd istället för att du får en stöt. För att det ska funka måste

både kontakten och uttaget vara jordat.

Jordfelsbrytare – Fungerar som en automatsäkring men är mycket snabbare.

Man ska också se till att ens apparater har rätt säkerhetssymboler. Då vet man att de är

kontrollerade. T ex CE-märket är EU:s säkerhetsmärke.

Elsäkerhetsverkets hemsida. Lite allmänna vettiga saker att tänka på. Eller så kan man spela stötnisse.

Testa dig själv : Små söta frågor

6. Magnetism

Människan har känt till magnetism sedan länge. Man kan hitta magnetiska stenar i naturen. Magneter har

en förmåga att dra till sig vissa metallföremål. De magneter som är vanliga i skolan kallas stavmagneter. De

är målade i rött och vitt. Den röda änden kallas nordpol och den södra sydpol.

Har du två magneter och experimenterar lite så märker du att två nordpoler eller sydpoler vill stöta bort

varandra (repellera) medan en sydpol och nordpol dras mot varandra (attrahera)

Om du delar en magnet på mitten får du två nya magneter med både nordpol och sydpol.

Kring magneter finns alltid ett magnetfält. Det är osynlig men märks om man har en kompass i närheten.

Rör man kompassen i närheten av magnetfältet börjar den snurra. Man kan använda järnfilsspån för att se

magnetfältets fältlinjer. Se bilden nedan.

Jorden är också en magnet som har ett magnetfält. Därför kan du använda en kompass. Den ställer alltid in

sig till jordens magnetfält. Dock kan den vara lättpåverkad av andra starka magnetfält samt

elledningar. (Yle, svenska, 2min)

Jorden har en geografisk nordpol/sydpol som är en bestämd plats. Den har också en magnetisk

nordpol/sydpol som flyttar runt lite. Därför ligger de geografiska och magnetiska polerna inte på samma

ställe. Jordens magnetfält skyddar hos mot strålning/partiklar från rymden och solen t ex solvind.

Elektricitet och magnetism är olika sidor av samma mynt. Kring en sladd där det går ström uppstår det

alltid ett magnetfält. Magnetfältet rör sig runt ledaren i en cirkel. Om du håller högra handens tumme i

strömmens riktning visar fingrarna magnetfältets riktning. Sambandet fungerar också åt andra hållet. Om

du rör en elektrisk sladd i ett magnetfält så uppstår en liten ström i den. Kul film kring detta. (Youtube,

engelska, 5.01)

Svår artikel: Michael Faraday - Ett självlärt geni.

Med hjälp av denna kunskap kan man bygga elektromagneter, magneter som kan styras med elektricitet.

Man behöver ett batteri och en ledare (metalltråd). Man snurrar tråden (ledaren) flera varv kring t. ex. en

spik så att man förstärker magnetfältet. Snurrad tråd kallas spole och ju fler varv man snurrar desto bättre

kräm i elektromagneten. Tänk på att ledaren måste vara isolerad annars funkar det inte. Magneten fungerar

bara om elektriciteten är påslagen. Väldigt praktiskt.

Förklaring på hur man bygger en elektromagnet. (Youtube, skånska, 6.45). En annan förklaring.

Elektromagneter har så många funktioner idag så det skulle knappt gå att klara sig utan dem.

Kul film om elektromagnetisk induktion. (Youtube, engelska, 3.45). Detta hänger ihop med hur en

induktionshäll fungerar.

Testa dig själv : Små söta frågor.

7. Elmotorn – elektromagnet roterar i magnetfält.

Med hjälp av det du lärt dig om magnetens egenskaper och elektromagnet kan du förstå hur en elmotor

fungerar. Den omvandlar elektrisk energi till rörelseenergi. Elmotorer används också till otroligt mycket

saker.

1) Tänk att du har en hästskomagnet. I glappet placerar du en elektromagnet d.v.s. en spole som det går

ström i.

2) Elektromagnet kommer att ställa in sig så att dess nordände riktar in sig på hästskomagnetens sydände.

3) Nu byter du strömmens riktning i spolen/elektromagneten. Du kommer alltså ändra riktningen i

elektromagnets magnetfält också i och med detta.

4) Nu kommer elektromagneten/spole att vrida sig eftersom två lika ändar repellerar varandra. Den ställer

in sig så att elektromagnets sydände står mot hästskomagnetens nordände.

5) Så fort du ändrar strömmens riktning kommer alltså spolen att röra sig. Om du byter riktning väldig

snabbt kommer spolen snurra snabbt. I riktiga elmotoren sker detta automatiskt. När spolen snurrat ett halvt

varv byts riktningen. Ju snabbare spolen snurrar, desto snabbare växlar strömriktningen.

Mer om elmotorn

Film: Hur fungerar en elmotor (youtube, engelska 2 min)

Induktion - generatorn

Elektrisk ström skapar magnetfält t. ex. exemplet med elsladd och kompassen. Det omvända gäller också.

Ett magnetfält kan ge upphov till elektrisk ström. Eller rättare sagt. Rörelseenergi kan omvandlas till

elektrisk energi genom att man låter en magnet snurra snabbt inuti en spole. Fenomenet kallas induktion

och används i generatorer. Ju mer varv på spolen desto starkare ström. Ju snabbare magneten snurrar desto

starkare ström.

En generator hittar man i vattenkraftverk för att omvandla vattnets rörelseenergi till elektrisk energi. I

vindkraft och kärnkraftverk finns det också generatorer. Man hittar det också i en gammeldags cykellampa

eller i speciella ficklampor där man gör en rörelse för att få den att fungera.

Induktion : En förklaring till.

Artikel : Vem uppfann generatorn?

En fantastiskt bra sida om man vill veta mer om elektricitet och magnetism.

Testa dig själv : Små söta frågor

8. Övrigt kul

När man transporterar el i ledningar kommer alltid lite att omvandlas till andra energiformer t ex

värmeenergi. Man kallar det förluster. Detta har gjort att man försöker använda ledningar eller material som

har så lite förluster som möjligt. Dessa kallas supraledare.

Bra att veta om supraledare.

Fråga : Hur kan vissa fiskar vara elektriska?

Olika typer av lampor. Hur fungerar en glödlampa? (Video, 3 min svenska)

Artikel : Glödlampans död

Artikel: Dröm eller verklighet - trådlös elöverföring.

Akustik

Kap 1 - Vad är ljud? - Kriterier Ljus&Ljud år8 vt14 (MÅL)

Om du tappar något så sätts molekylerna i föremålet i rörelse och vibrationer uppstår. Dessa vibrationer

uppfattar våra öron som ljud. T.ex. om du spelar på en gitarr så ser du att strängarna rör sig, vibrerar. Dessa

vibrationer ger ljudet. Denna film visar detta.

Tänk dig att du lägger en linjal på ett bord. Halva linjalen är utanför bordet och så trycker du hårt ner den

andra delen. Nu har du tillverkat ett instrument. Om du knäpper till delen utanför bordet kommer den att

vibrera och skapa ett ljud. Om du flyttar linjalen lite fram och tillbaka får du lite olika ljud. (Förklarande

film)

Om du tänker dig rörelse i slow motion så inser du att molekylerna i luften runt linjalen packas i tjockare

och tunnare lager (olika densitet). När änden på linjalen åker upp så trycker den ihop luftmolekylerna

ovanför så de packas tätare (förtätning). När linjalen sedan åker neråt så blir det färre luftmolekyler ovanför

linjalen eftersom linjalen "trycker bort" dem. Det blir "tunnare" luft ovanför linjalen (förtunning). När

linjalen åker upp och ner kommer den att göra många förtätningar och förtunningar. Dessa transporteras

sedan via ett material, vanligtvis luft, och når sedan våra sedan våra öron där de tolkas som

ljud. (Förklarande film)

Ljudet rör sig med olika hastighet beroende på vilket material dessa vibrationer transporteras i. I luft,

beroende på temperatur, rör det sig med ungefär 340 meter per sekund (m/s). Omräknat (*3,6) blir

det 1224 km/h. Ett klassisk situation när du har nytta av detta är när åskan går. Ljuset är enormt mycket

snabbare än ljudet. När du ser blixten kan du räkna tills man hör dundret. Varje sekund innebär 340 meter.

Då vet du hur långt bort åskan är och hur skraj du bör vara.

Ljudet rör sig olika snabbt i olika material (luft, vatten, metall, glas osv..). Det beror på att det som

transporterar ljudet är molekyler som rör sig. Ju närmare dessa molekyler sitter varandra desto snabbare

kommer de i kontakt med varandra och kan föra vidare rörelsen. Om man knäpper till i sidan på de två

raderna med kulor ovan kommer rörelsen spridas snabbare ju tätare kulorna sitter. Man kan säga att ju

högre densitet ett material har desto snabbare rör sig ljudet i det. I rymden, där det är vakuum, kan man inte

höra ljud eftersom ljudet inte har någon medium att spridas i.

Luft: 340 m/s Vatten: 1500 m/s Glas: 4500 m/s Järn 5150 m/s.

Allt om vetenskap : Varför har ljud olika hastighet?

Du kan alltså prata under vattnet men om dina kompisar inte svarar beror det inte på att det du säger inte är

ointressant utan att våra öron (trumhinnan) inte är konstruerade att fungera under vatten. Däremot finns det

andra däggdjur som är duktiga på att prata under vatten t.ex. delfiner (lite till) och valar. Delfiners språk är

nu kartlagt!

Det går att åka snabbare än ljudet, i så kallad överljudsfart. Då uppstår en ljudbang när ljudvallen passeras.

Att åka i ljudets hastighet kallas att åka i 1 Mach. Att åka dubbelt så snabbt som ljudet är samma sak som 2

mach. Luften precis bakom planet blir tunnare och kyls ner. Vattenångan i luften där kondenseras. Det ser

ut så här. Mer om ljudvallen. Märker piloten ljudvallen?

Testa dig själv - Små söta frågor

Kap 2 - Att beskriva ljud

Tänk åter igen på förklaringen med den vibrerande linjalen ovan. Tag nu ett tavellinjal (1 meter lång) och

tejpa fast en whiteboardpenna i den vibrerande änden. Sätt linjalen på en rullande vagn och sätt dit ett

valfritt barn på vagnen så linjalen ligger still. Halva linjalen är på vagnen och halva utanför. Knäpp till på

linjalen och rulla samtidigt vagnen så pennan ritar rörelsen på tavlan. I en perfekt värld kommer den se ut

såhär:

Toppen upptill visar när linjalen packar ihop luftmolekylerna upptill och dalen när det blir tunnare med

luftmolekyler upptill eftersom linjalen föser ner luftmolekylerna. Toppen beskriver förtätningarna och

förtunningarna i vibrationerna, d.v.s. ljudet.

En sträcka (se ovan) på denna fina ljudvåg (sinuskurva) ,en topp och en dal, kallas våglängd. Med

ljudvågor (många våglängder som sitter ihop) beskriver ljudet t.ex. volym och tonläge. (Förklarande film)

Amplitud : Höjden på ljudvågorna (tonstyrka). Höga vågor (toppar och dalar) ger hög volym (=tonstyrka).

På bilden under så har kurvorna samma ton men den undre kurvan har en högre volym.

Volym mäts med decibel (dB). Decibelskalan går från 0 till 180 dB då dina trumhinnor spricker. Skalan är

logaritmisk. När skalan ökar med ett tiotal (t.ex. från 20 till 30) blir ljudet dubbelt så starkt. Ökar skalan

från 30 till 50 dB innebär det att ljudet blivit (2*2) fyra gånger så starkt. Vilket ljud är det högsta?

Våglängd : Toner kan ha olika tonhöjd. Det ljusaste tonen på ett piano har högre tonhöjd än den tonen på

andra änden av pianot. Toner med hög tonhöjd har kortare våglängd än mörka toner. Ljudvågorna hos

toner med hög tonhöjd ser mer sammanpressade ut : De två ljudvågorna på bilden under har samma volym

men den övre är ljusare, högre tonhöjd.

Som du nu vet kan en våglängd vara kort (höga ljud) eller lång (låga ljud). Om man mäter antalet

våglängder (svängningar) på en sekund så hinner det föremål som vibrerar mycket svänga fler gånger

under denna sekund. Skulle du rita ljudvågen under denna sekund skulle den innehålla fler toppar och dalar

än den låga tonen.

Frekvens : Är antalet hela svängningar (våglängder) per sekund. Enheten kallas Hertz (Hz). Som människa

kan du (om du är ung och stark) höra ljud med frekvensen 20 Hz - 20000 Hz. Äldre människor tappar de

höga tonerna med åldern och kan kanske bara höra ljud med 15000 Hz. En gammal tjock-tv ger ibland ifrån

sig ett pip från bildröret. Hör du pipet( 15625 Hz) är du fortfarande ung och stark. Normalt tal ligger mellan

100 och 1000 Hz. En vanlig stämgaffel har ofta 440 Hz (A) med om det inte är ett A står det oftast på

skaftet vilken frekvens det är.

Fas: Två ljudvågor med samma frekvens som startar samtidig sägs vara i fas. Om dessa adderas ihop blir

amplituden dubbelt så hög och ljudet starkare. Ett bra exempel på detta är en kör. När fler personer sjunger

samma ton blir volymen starkare

En förklaring till.

Testa dig själv : Små söta frågor

Kap 3 - Instrument.

Om du spelar samma ton på en gitarr och ett piano så låter det olika trots att det är samma ton. Det beror på

att varje ton är egentligen sammansatt av flera toner. Du har först en grundton men också en drös med

övertoner. Dessa övertoner ger grundtonens dess klang. Olika övertoner ger olika klangfärg åt instrumentet.

De flesta instrument behöver någon form av förstärkare för att höras. Det löses enkelt med en lite

elektricitet. Om du vill spela akustiskt får du använda dig av resonans.

Resonans: Resonans utnyttjar fenomenet att ljudvågor är vibrationer och att vibrationer sprider sig.

Resonans betyder medsvängning. När du spelar en ton på en akustisk gitarr börjar strängen vibrera men det

gör också luften som är inne i gitarrkroppen "resonanslådan". Det förstärker ljudet. Olika typer av

instrument har olika typer av resonanslådor.

Efterklang är viktigt om man sjunger i kör, spelar instrument eller bara vill ha bra ljud när du kollar på

TV. Efterklang och eko är varianter på samma fenomen. Ett eko innebär distinkta upprepningar av ett ljud

innebär efterklang en mera suddig och dämpad återklang av ett ljud. Om du klappar händerna (en gång) i

olika lokaler kan du ibland höra att klappet hänger i luften.

Testa dig själv : Små söta frågor

Kap 4 - Örats funktion

Ytteröra: Ljud är vibrationer. Dessa vibrationer samlas upp av ytterörat och leds in i hörselgången.

Mellanöra: När vibrationerna kommer fram till trumhinnan börjar de att svänga i samma takt som

vibrationerna. Hörselbenen (kroppens minsta ben) som sitter ihop med trumhinnan börjar också röra sig.

Hammaren slår mot städet som rör sig mot stigbygeln. Stigbygelns rörelser påverkar i sin tur ett membran

på den vätskefyllda snäckan.

I mellanörat hittar vi också hörselgången som jämnar ut trycket mellan trumhinnans båda sidor.

Innerörat: Stigbygelns rörelse gör så att snäckans vätska börja röra sig, svänga. I snäckan finns ca 15000

sinnesceller som känner av och tolkar svängningarna till ljud med hjälp av hjärnan. Sinnescellerna är

känsliga för olika typer av svängningar vilket gör att vi kan skilja på toner. I innerörat sitter också

balanssinnet.

Med två öron är det lättare att testa varifrån ljudet kommer.

Ta hand om din hörsel!

De sinnesceller som sitter i örat är ömtåliga. Om du utsätts för kraftigt ljud så kan du få nedsatt hörsel ett

tag, sedan kommer hörseln tillbaka. Men om sinnescellerna skadas så repareras de inte. D.v.s. utsätter du

öronen för högt ljud och en hörselskada uppstår går den inte att bota. Klassiskt är att paja hörseln genom att

lyssna på hög musik på sin walkman.

Buller är oregelbundet ljud som gör dig trött, ger huvudvärk och gör så det blir svårt att koncentrera sig. Vi

upplever det i matsalen och på röriga lektioner. Vi har alla ett ansvar och se till att vi får ett bra

arbetsklimat. Buller som är högt eller pågår under lång tid kan ge skador.

Tinnitus innebär att man hör en ton/brus/oljud i huvudet. Volymen och tonhöjden är individuell. Ljudet

existerar inte utanför dig själv. Orsaken till tinnitus kan vara medfött, psykiska orsaker, sjukdom, buller

m.m.

Hur uppstår en tjutande ton i örat?

Varför får många musiker hörselskador?

Testa dig själv : Små söta frågor

Kap 5 - Bra att veta

Ljud är en energiform, ljudenergi. När du pratar och ljudet försvinner så innebär det att ljudet omvandlats

till en annan energiform. Det omvandlas i princip alltid till värmeenergi. Olika material är olika bra på att

absorbera (suga upp) ljudet. I skolor och matsalar sätter man upp speciella ljudplattor just får att ljudet ska

absorberas. Om ljudet studsar uppstår eko eller efterklang. Eko är när du ropar något och ljudet kommer

tillbaka efter en stund.

Fenomenet eko används i ekolod. Fiskebåtar sänder ner en ljudsignal till botten. Man vet ljudets hastiget

och hur lång tid det tar att skickas iväg och komma tillbaka. Då kan man räkna ut hur lång sträcka ljudets

färdats. Om det helt plötsligt träffar något på vägen t. ex. kommer ekolodet registrera det. Ekolod skickar

ljudsignaler flera gånger i sekunden. Man kan också köpa ekolod som ritar upp hur botten ser ut på en

display. Världsrekord i eko.

Ljud du inte hör.

Människan öron kan höra mellan frekvenserna 20 - 20000 Hz. Det finns andra arter med bättre hörsel som

kan höra ljud som människor inte hör. Man kan vissla på hundar med en speciell visselpipa som avger ljud

över 20000 Hz. Hunden hör men ingen människa. Fladdermöss navigerar genom att sända ut ultraljud som

sedan studsar tillbaka. Med hjälp av detta eko kan de avgöra hur omgivningen ser ut och om det är några

godsaker i närheten. Här är en artikel om djur med supersinnen.

Infraljud

De ljud med färre svängningar än 20 Hz kallas infraljud. Infraljud uppstår i naturliga processer t.ex.

kraftiga vindar eller vågor i havet. Det kan också vara från fläktar eller ventilationssystem. Infraljud kan

påverka dig kroppsligt utan att du fattar vad det är. Du kan bli seg, få huvudvärk och svårt att koncentrera

dig.

Ultraljud

Ljud över 20000 Hz kallas ultraljud. Förutom de ovannämnda exemplen använder man ultraljud när man

ska undersöka ett foster i mammas mage. Det finns fler mediciniska användningsområden t.ex. att

undersöka hjärta och blodkärl och att behandla stela leder. Ultraljud används i fjärrkontroller (bilen, TV:n)

och man kan rengöra tyger och kontrollera metallers hållfasthet. Ultraljud är inte skadligt för människor.

Doppler-effekten

Doppler-effekten märker du när ett utryckningsfordon( polis, ambulans, brandkår) åker förbi dig. Sirenen

låter annorlunda om fordonet är på väg mot dig eller från dig. Varför?

Om fordonet åker ifrån dig dras dess ljudvågor ut. Du nås av sirenens ljudvågor i utdragen form. Jämför

med om fordonet är på väg emot dig. Det är likadant ljud den sänder ut men eftersom den är på väg mot dig

så trycks ljudvågorna ihop. Sirenen låter annorlunda.

En animerad film om dopplereffekten

http://horsellinjen.se/horsellinjen/om-ljud-och-ljudmiljo

Testa dig själv : Små söta frågor

Optik

Kap 1 - Vad är ljus? - Kriterier Ljus&Ljud år8

Ljus består av ljuspartiklar som kallas fotoner. Ljusenergi är fotoner. Om fotoner krockar med något så kan

de studsa (reflektera) eller omvandlas till värmeenergi (absorbera). Till exempel; när du solar så är det

ljuspartiklar som träffar din kropp och omvandlas till värme. Ljuspartiklar kan röra sig både som vågor (likt

ljudvågor) och i raka linjer (partikelrörelse). Jag kommer att utgå från att ljusets rör sig i raka linjer i vissa

exempel och vågrörelse i andra. Ljuset har en dubbelnatur (som vi inte går in på). Fotoner kan ha olika

mycket energi. Energimängden hos fotonerna beror på dess våglängd. Människor kan bara se en viss typ av

ljus, synligt ljus. Andra typer av ljus med annan energinivå kan du läsa om under elektromagnetisk

strålning.

Varför blir svarta föremål varmare än vita?

Spektrum

Det synliga ljuset brukar kallas ”vitt ljus”. Det består egentligen av flera olika färger. Du kan se dem i

regnbågen (Rött, Orange, Gul, Grön, Indigo, Violett) ROGGBIV. Anledningen till att de kan ses där är att

ljuset bryts i vattendroppar. De olika färgerna består av fotoner med olika energi, d.v.s olika våglängd.

Film om ljus genom prisma (Youtube, engelska 3.22)

Anledningen till att du ser olika färger är att föremål absorberar (”suger upp”) färgernas våglängder olika.

Ett rött föremål absorberar alla färger utom den röda våglängden. Den röda våglängden studsar på

föremålet och in i dina ögon. Du uppfattar föremålet som rött. Om något är svart så absorberas alla färger.

Lägger du ett svart föremål i solen blir det varmt snabbare än ett vitt föremål. Ljusenergin omvandlas till

värmeenergi. I det vita föremålet reflekteras (”studsar”) alla färger. Anledningen till att du ser

föremål beror på att fotoner studsar på föremål och sedan in i dina ögon. Hjärnan tolkar intrycket och en

bild dyker upp i huvudet. Växter absorberar alla färger utom grönt. Därför upplever vi växter som gröna.

Så bildas regnbågen.

Varför har inte växter svarta blad?

Vilket är det svartaste materialet som finns?

Testa dig : Små söta frågor.

Kap 2 - Reflektion

När ljus studsar mot en reflekterande yta (t.ex. spegel) kallas det reflektion, (ljuset reflekteras.) Hur det

reflekteras förklarar

reflektionslagen,

V1 = vinkel 1= infallsvinkel

V2 =vinkel2 = reflektionsvinkel

Reflektionslagen: Infallsvinkeln är lika stor som reflektionsvinkeln. V1 = V2

(Normal är ingen verklig linje utan till för att enklare se att V1= V2. Normal är alltid vinkelrät på

underlaget.)

Det är alltså på samma sätt om du sparkar en boll snett mot en vägg. Den studsar ut med samma vinkel som

den kom in. Likadant för biljardspelare.

Testa dig själv : Små söta frågor.

Kap 3 - Speglar

Reflektionslagen fungerar bra på speglar som är platta. Speglar kan dock vara böjda d.v.s de kan bukta utåt

eller de kan bukta inåt. Det gör att ljuset studsar annorlunda och ger lite roliga effekter. Gå in i spegelhuset

på Grönan så förstår du.

Vanlig (plan) spegel: När det gäller speglar så är vår hjärna inte så smart. Den tror i princip att vi tittar in i

en glasruta och på andra sidan glasrutan finns en enäggstvilling med exakt samma rörelsemönster som dig

själv. Den förstår inte att det är ljus som har reflekteras. Hjärnan tror alltid att ljuset går rakt och fattar det

som att ljuset kommer inne från spegeln. Människor fattar, av andra anledningar, att det är en spegel. Alla

djur gör det inte och det händer kanske att även du sprungit in i en spegel nån gång.

Om spegeln buktar utåt kallas den konvex. Bilden du ser i spegeln ser förminskad ut. Sådana speglar hittar

man i affärer som övervakning eller som trafikspeglar.

1. Parallella strålar faller in mot spegeln och reflekteras. Reflektionslagen gäller även här och gör att de inte

reflekteras rakt bakåt eftersom spegeln buktar. De sprids. På bilden nedan är spegeln på vänstra sidan. På

högra sidan är det inte ögonfranshår utan de små strecken markerar att det inte är spegelsidan.

2. För tydlighetens skull ritar jag bara de strålar som reflekteras. Vår hjärna fattar inte att strålarna har

reflekteras utan tror att de kommer inne från spegeln. Om du följer linjerna bakåt, bakom spegeln, ser man

en förminskad bild. I en konvex spegel blir du förminskad.

Om spegeln är konkav kan två händelser uppstå beroende på om spegelns fokus ligger framför eller bakom

ditt öga. Ifall så ser på bild 1 nedan förstår du att de reflekterande strålande är på väg att mötas i en punkt.

Den punkten där strålarna möts kallas fokus. I det första exemplet ligger fokus bakom ditt öga. Strålarna

hinner inte gå ihop innan de når ditt öga. Den här typen av speglar finns i sminkspeglar, badrumsspeglar

och . Även på gymmet där det är trevligt med extra stora muskler.

1. Parallella strålar faller in mot spegeln och reflekteras. Reflektionslag, you know. Strålarna är på väg att

mötas i ett fokus men i detta fall ser ditt öga strålarna innan den händelsen.

2. Här finns bara de reflekterande strålarna med för enkelhetens skull. Åter igen fattar inte hjärnan att

strålar reflekteras utan tror att de kommer inne från spegeln. Följer du strålarna bakåt in i spegeln så ser

du att gubben förstoras. Ju större krökning desto större förstoring så länge ögat är mellan fokus och

spegeln.

Här är sista möjligheten. Det är en konkav spegel där fokus är framför ögat.

2. Ovanstående med reflektionslag och följa strålar bakåt gäller fortfarande. Här ser man att alla strålar är

tvärtom och att den som träffar ögat "överst" är längst ner på gubben (som förstoras.) Titta i en matsked så

är du upp och ner. Ifall du har en stor sked och lyckas ha den nära ögat, innan fokus, blir du rättvänd.

Testa dig själv : Små söta frågor

Kap 4 - Hur ljus bryts mellan olika material.

När ljus åker genom genomskinliga material med olika densitet (luft, glas och vatten) så bryts det. Det

innebär att ljusstrålen byter riktning. Ljuset bryts endast om strålen kommer in snett mot det nya materialet.

Ju större vinkel in desto mer bryts det. Regeln kring detta är att om en ljusstråle går från ett material med

låg optiskt täthet (typ densitet) till ett med högre optiskt täthet (luft -> glas) så bryts ljuset mot normalen.

En normal är en påhittad linje som skrivs ut för att tydligare se hur ljuset bryts. Normalen är alltid vinkelrät

(90 grader) mot ytan. Den tjocka strålen som kallas "infallande stråle" bryts mot normalen när den bryts till

ett tjockare materiel. Efter att den brutits kallas den bruten stråle. Ofta bryts inte hela strålen utan en del av

den reflekteras. Därför är "reflektionsvinkel" och "reflekterad stråle" utritad. Man kan se att strålen har

brutits genom att jämföra infallsvinkeln och brytningsvinkeln. De är olika stora.

Om det går från ett material med högre optisk täthet (densitet) till ett med lägre optisk täthet (glas ->luft)

bryts det från normalen. Samma som ovan fast tvärtom.

Den klassiska förklaringen för ljusbrytning är en rad soldater som marscherar snett in mot en rak

gränslinje till en leråker. Soldaternas marschhastighet minskar när de kommer till leråkern. För att bevara

den snygga räta linjen med soldater bredvid varandra, så måste de ändra riktning lite mot normalens

riktning. Om vi sedan har en rad med kortbenta soldater som har ännu mindre hastighet i leråkern, så

behöver dessa avvika ännu mer från utgångsvinkeln. (Vi vill bara inte tänka på vad som skulle hända om vi

blandade långbenta och kortbenta soldater i en rad .(Förklaring från NRCF:s frågelåda)

En förklarande film om ljusets brytning. (Youtube, 1.42, engelska)

En lite längre förklarande film (youtube, 9,35, Engelska). Går igenom ljusets brytning (schnells lag) noga.

Ljusbrytning ger upphov till en del roliga effekter eftersom hjärnan inte fattar att ljusets bryts utan gör en

egen tolkning.

Kan förklaras så här.

Du ser fisken i vattnet och eftersom hjärnan inte tar hänsyn till ljusbrytning uppfattar den att fisken är på ett

annat ställe än vad den egentligen är. (se ovan)

Kul om ljusbrytning (youtube, 2 min)

Totalreflektion

Om man tar det sista exemplet kan totalreflektion uppstå. Det innebär att ljuset inte bryts utan att allt ljus

reflekteras. När det går från tätare till tunnare material så bryts ljuset från normalen. Om nu ljuset har en

väldigt stor infallsvinkel kommer det inte kunna brytas utan reflekteras. (se nedan).

1. När ljuset faller in rakt bryts det inte.

2. När ljuset faller in snett bryts det från normalen i detta fall.

3. Ju större infallsvinkel desto mer bryts det.

4. Infallsvinkel är så stor att strålen inte kan brytas. Den reflekteras.

Detta används i fiberoptik. Ljus kan förmedla information och det i ljusets hastighet. Användbart när man

vill ha snabbt bredband.

Testa dig själv - Små söta frågor.

Kap 5 - Linser

En lins är en slipad glasbit (eller plast) som bryter ljus på olika sätt. De används i kameror, glasögon m.m.

Det finns två olika typer.

Konvex lins (växer på mitten) = samlingslins = positiv lins

Konkav lins (kavlas på mitten) = spridningslins = negativ lins

I konvexa linser samlas ljusstrålarna ihop till en punkt. Den kallas brännpunkt (=fokus). Avståndet från

linsen till brännpunkten kallas brännvidd. Linser har alltid två brännpunkter, en på varje sida av linsen.

(Strålar kan falla in på linsen från båda håll). I brännpunkten samlas strålarna och därför blir det varmt där.

Om man har en stor lins blir det ännu varmare. (Youtube, 2,54, engelska)

I en konkav lins så sprids ljuset. Ljusstrålen i mitten, som går rakt in mot linsen, bryts inte alls. Den

strålen som träffar linsen på kanten bryts mest eftersom där är vinkeln mellan glaset och strålen som störst.

Även en konkav lins har både brännpunkt och brännvidd. Hur då när strålarna inte möts? Jo man följer

strålarna bakåt så kommer de sammanstråla innan linsen.

Kap 6- Ögats funktion

1. Ljuset, som träffar ögat går först igenom hornhinnan sedan går det igenom hålet i regnbågshinnan

som kallas pupillen. Pupillens storlek ändras automatiskt av ögat så det kommer in lagom mycket

ljus.

2. Ljuset åker igenom den konvexa linsen som samlar ihop ljusstrålarna. Muskler runt linsen kan få

den att ändra form så man ser skarpt på både långt och kort håll.

3. Ljusstrålarna åker igenom glaskroppen (genomskinlig gelé) och träffar sedan näthinnan. På

näthinnan finns sinnesceller, tappar och stavar. Med tapparna ser man färger och med stavarna

svartvitt.

4. Ljusstrålarna omvandlas från ljusenergi till elektrisk energi och skickas upp till hjärnan för

tolkning. Det ljus som träffar den gula fläcken ser man med bäst skärpa. I den blinda fläcken har

man inga sinnesceller.

Problem med ögat.

Synfel är vanligt och det handlar om att ljusstrålarna inte bryts på korrekt sätt. Förklaring på vanliga synfel.

Närsynthet (suddigt på långt håll): Glaskroppen är för lång. Ljusstrålarna bryts före näthinnan. Här

används en konkav lins framför ögat så ljusstrålarna kan spridas lite innan de träffar näthinnan.

Långsynthet/översynthet(suddigt på nära håll). Glaskroppen är för kort. Ljusstrålarna bryts bakom

näthinnan. Här använder man en konvex lins så ljusstrålarna samlas ihop och träffar näthinnan.

Är du astigmatisk? Läs mer här.

Testa dig själv: Små söta frågor.

Kap 7- Elektromagnetisk strålning (Ems)

Fotoner kan ha olika mycket energi. Ju högre energi desto kortare våglängd. Människor kan bara se synligt

ljus men det finns: (börjar med lägst energi)

Radiovågor - Används för att skicka olika typer av signaler. Radio, mobiltelefoner, TV fungerar

med hjälp av radiosignaler. En militär uppfinning, radar, använder radiovågor.

Mikrovågor - Används i mikron. Hur funkar den?

Infraröd strålning - Kallas också värmestrålning. Man kan också se om hus läcker energi med

detta. Kan finnas i fjärrkontroller också. Hur fungerar en fjärrkontroll? Man kan se i mörker med

IR-ljus och i tullen kan vakterna se genom kläder. (youtube 2,41 engelska)

Synligt ljus eller vitt ljus består av många färger.

Ultraviolett strålning - Det ultravioletta ljuset gör oss solbrända. Vårt pigment i huden ändrar färg

för att skydda oss från solen som bland annat sänder ut UV-ljus. Ultraviolettljus kan inte passera

genom en glas. Tips! Det går inte att sola genom en glasruta. Ultraviolett strålning används också

får att se om sedlar är äkta. En del ämnen tar upp UV-ljus och sänder ut det som vanligt vitt ljus.

På dansgolvet på ett disko kan du ibland se att dina tänder blivit extra vita. Om du tvättat dina

kläder med tvättmedel som innehåller optiskt vitmedel så kommer det ämnet omvandla UV-ljus till

synligt ljus. Din t-shirt kommer lysa i mörkret om den belyses med UV-ljus. (Youtube, 2.39,

engelska) Hur blir föremål självlysande?

Röntgenstrålning - Används på sjukhus för att se hur skelettet ser ut. Handens mjuka delar släpper

igenom mer strålning än skelettet. Därför syns skelettet på bilden. Konstiga saker på hittat på

röntgenstrålning. (Youtube, 6.36, engelska)

Gammastrålning - denna strålning innehåller extremt mycket energi och är direkt farlig. Den bildas

vid händelser i rymden t.ex. gammablixtar eller vid sönderfall av radioaktiva ämnen (atombomber,

kärnkraft).

Bra film om EMS(Youtube, 5 min, engelska).

The EMS- song (1 miljon visningar på youtube)

Kap 9 - Diverse

Laser

En Laser används idag till en mängd olika saker. Man stoppar fortkörare med laserpistol, ögonläkare kan

fixa din närsynthet, du kan lyssna på CD-skivor m.m. I vitt ljus finns alla regnbågens färger . Det innebär

många våglängder som rör sig lite olika. I laserljuset finns bara en färg (en våglängd) t.ex. grön eller rött.

Alla ljusvågor går i samma riktning och i samma takt. Ljuset koncentreras. 10 saker du inte visste om laser.

Frågor kring laser.

Hur stark är den starkaste lasern?

Hur kan man operera med laser?

Är strålar från laserpekare farliga?

Starkaste lasern som säljs (youtube). Här pangas 100 ballonger. (youtube). Mer lek med

"lasersvärd" (youtube)

Belysning - det finns flera enheter för ljus.

Lumen - (Candela) Mäter ljusflödet vilket är ljusets intensitet.

Lux. Mäter ljusintensitet per yta.

Polaroidglas

Har du tröttnat på irriterande ljus från vattenblänk när du är på sjön eller reflexer när du kör bil (körkort?)

kan du skaffa dig ett par sådana glasögon. De kommer att minska ljusreflexerna.

Ljus består av fotoner med olika våglängd. Våglängder är också olika vridna. En färdas med vågtopp och

vågdal horisontellt, andra har vågtopp och vågdal vertikalt och sedan finns det allt där i mellan.

Ett polaroidglas fungerar som ett galler. Bara våglängder som färdas i en riktning kommer i mellan. Om

man lägger två polaroidglas mot varandra kan roliga effekter uppstå. (youtube)

Ljusets hastighet

Ljusets hastighet är 300 000 km/s (ljudets hastighet är 340 m/s). Ett ljusår är hur långt ljusets färdas på ett

år. På ett år finns det så här många sekunder: 365 dagar * 24 timmar * 60minuter * 60 sekunder.

365*24*60*60 sekunder. = 31536000 sekunder. Varje sekund färdas ljuset 300 000 km. Ett ljusår =

31536000 *300 000 = rätt många km. Vår närmsta stjärna ligger ungefär 4,5 ljusår bort.

Osynlighetsmantel

Funkar det? Förutsättningen för att se föremål är att ljuset studsar på dem och sedan in i våra ögon. Om

ljuset som träffar manteln inte reflekteras tillbaka så kan våra ögon inte se den. Man kan tänka att ljusets

åker runt manteln likt vattnet åker runt en sten i en flod. Det skulle funka. Tyvärr får Harry lite problem

med att se ut eftersom det kräver att fotoner studsar in i hans ögon. Än så länge krävs det helt enkelt magi

för att det ska funka. (Läs mer)

Stealth är en miltär term där man vill att så lite ljus ska reflekteras tillbaka. Då handlar det om att man vill

undvika att synas på radar. Radar är ett sätt att upptäcka farkoster med radiovågor. De sänds ut och studsar

tillbaka och en bild tolkas. Om radiovågorna inte studsar tillbaka så syns inte farkosten på radarn.

Hologram.

Hologram är en bild i tre dimensioner. Den finns på kontokort nuförtiden. Prinsessan Leia i Star Wars gör

ett klassisk holografisk inhopp i fjärde filmen. Svår förklaring (youtube).

Synvillor. Det är relativt lätt att lura ögat. Här är lite klassiska exempel.

www.synvillor.nu

www.faktabanken.nu

Blandade frågor

Varför är det lättare att isolera mot ljus än mot ljud?

Varför är glas genomskinligt?

Varför blir det våta mörkt?

Testa dig själv : Små söta frågor

Mekanik

Mekanik är en av fysikens äldsta vetenskaper. Den handlar om rörelse och jämvikt och vad som händer när

föremål utsätts för krafter. Kunskap om mekanik är nödvändig och grundläggande vid all form av

konstruktion t.ex. vid uppförande av byggnader, tillverkning av maskiner och verktyg m.m.

1. Kraft

Kraft är något som sätter föremål i rörelse, ändrar riktning på föremålets rörelse eller förändrar dess

hastighet. Kraft kan också ändra form på ett föremål. (Vad är kraft : wikipedia)

Det finns olika typer av krafter och alla mäts med enheten newton. Enheten newton förkortas med stort N.

En kraft som påverkar alla föremål på jorden är tyngdkraften. (Tyngdkraft kallas också gravitation eller

dragningskraft.) Tyngdkraften är alltid riktad mot planetens mitt (jorden i vårt fall) och storleken på

kraften beror på föremålets massa och avståndet till planetens mitt. På jorden är tyngdkraften lite lägre på

höga berg. Dock skiljer det högsta och längsta uppmätta värdet på tyngdkraften mindre än 1 procent.

För att räkna ut ett föremåls tyngd behöver man veta dess massa och hur stor tyngdkraftens påverkan är på

planeten. (tyngdkraft = gravitation). På jorden är den så kallade "gravitationskonstant" (9,82 m/s²). För

enkelhetens skull avrundas det i denna text till 10 m/s².

För att nu räkna ut tyngden tar man föremålets massa och multiplicerar det med jordens

gravitationskontant, d.v.s 10.

Fråga illustrerad vetenskap: Vad är tyngdkraft?

Det är skillnad på massa, vikt och tyngd. Massa och vikt är samma sak. Massa är det begrepp som används

inom vetenskapen och vikt är ett mer vardagligt ord. Ett föremåls tyngd är något som beror på

vikten och tyngdkraften. Massa och vikt mäts i kilo. Tyngd mäts i newton.

Krafter kan mätas med en dynamometer. En dynamometer är en våg som tar hänsyn till tyngdkraften.

Planeter har olika tyngdkraft eftersom de har olika massa. Därför skulle dynamometern (vid mätning av

samma föremål) visa något helt annat på månen, Mars eller Jupiter.

En vanlig badrumsvåg mäter tyngd och inte massa. Skulle du använda en badrumsvåg på månen skulle du

"väga" betydligt mindre. På en större himlakropp än jorden skulle du "väga" mer.

Fråga (illustrerad vetenskap) : Väger saker lika mycket överallt?

Fråga (illustrerad vetenskap) :Kan man alstra konstgjord tyngdkraft?

Artikel från allt om vetenskap : Newton

Att rita kraftpilar. (vektorer)

En kraft består alltid av storlek och riktning. Jordens tyngdkraft är alltid riktad mot jordens mitt. Krafter

som skapas av dina muskler, motorer eller annat kan ha alla möjliga riktningar.

Färgbilden visar en man som puttar på en bil. Den tecknade bilden visar hur motsvarande krafter ritas i

fysiken. Pilens längd visar på storleken på kraften. Den punkt där pilen startar kallas angreppspunkt. (På

denna bild är inte alla krafter utritade t.ex. friktion och tyngdkraft. Det kommer senare.)

Ett föremål kan påverkas av flera krafter samtidigt. Här har det dykt upp en sabotör som puttar "bilen" åt fel

håll.

När flera krafter påverkar ett föremål kan de förstärka varandra eller motverka varandra. Då är det

intressant att räkna ut vilken som den sammanlagda kraften. I detta fall när krafterna är helt motriktade så

tar du den stora kraften minus den lilla kraften. Resultatet blir:

En pil som är resultatet av att du har adderat flera ursprungliga kraftpilar kallas resultant.

Du ber din vän ställa sig på rätt sida av bilen så att ni hjälps åt.

Kraftpilarna adderas. Resultanten blir 500 N med riktning rakt åt vänster.

Till slut ett tredje exempel som är lite mer komplicerat. En kraft är riktad åt vänster och den andra rakt upp.

De har samma angreppspunkt.

1. Lägg ihop pilarna genom att flytta den ena till änden på den andra. Det kan du göra på två sätt i detta

exempel.

2. Dra en linje från angreppspunkten på första pilen till änden på den andra pilen.

3. Den senaste ritade pilen är resultanten. För att få ut storleken kan du mäta den eller räkna ut den med

Pythagoras sats.

Det går också bra att dela upp en resultant i flera kraftpilar om det skulle behövas.

Om två personer skulle putta på ett föremål med lika stor kraft mot varandra skulle resultanten (den totala

påverkan på föremålet) bli noll. Föremålet skulle vara stilla.

Mer om att rita kraftpilar : Moahedin.se

En kraft har alltid en storlek och en riktning. Kort förklarande film (youtube 3 min svenska)

Friktionskraft.

Friktion uppstår så fort två ytor dras/släpas mot varandra. Friktion beror på att ytorna aldrig är helt släta.

Förstorar du ett föremåls yta kommer du upptäcka att ytan är ojämn. Dessa ojämnheter gör att föremålen

hakar i varandra och orsakar ett motstånd. Detta motstånd kallas friktionskraft eller bara friktion och måste

övervinnas för att föremålen ska kunna flyttas.

Luftmotstånd är en form av friktion. När luftens molekyler krockar med ett föremål i rörelse bromsas det

in. Det är bra för fallskärmshoppare och dåligt för de som inte gillar att cykla i motvind.

Ibland verkar friktionskraften utan att det syns. Om du drar ett föremål behöver du ibland ta i lite extra

innan föremålet börjar röra sig. Sedan går det lite lättare att dra. Den kraften du måste använda innan

föremålet börjar röra sig motsvarar friktionskraften.

FN = Normalkraften (läs om nedan)

Fmg = Tyngdkraften (massan gånger 10)

Friktion är nödvändigt för att du ska kunna gå på ett underlag. Utan någon form av friktion skulle du

ögonblickligen halka omkull. Friktion mot underlaget behövs för att bilar och tåg överhuvudtaget ska

kunna röra sig. Ibland behöver friktionen minskas t.ex. maskiner behöver smörjas och skidor behöver

vallas. Bromsar i bilen är ett exempel på nödvändig friktion.

Kort om grundläggande friktion från studi.se : (Youtube, svenska, 3,50)

Fråga illustrerad vetenskap : Vad är friktion?

Läs mer på : studerasmart

Gravitationskraft

Alla föremål med en massa har också en gravitation (tyngdkraft). Den kraft som föremål påverkar varandra

med kallas gravitationskraft. Ju större massa desto större gravitationskraft. För att ett föremåls

gravitationskraft ska märkas måste föremålet väga lika mycket som en himlakropp. Kometen,

som Philae landade på är ungefär 3 * 5 km. Den har en tyngdkraft som är 100000 gånger mindre än

jordens. Ett föremål har tyngden 1000 N på jorden har en motsvarande tyngd på 0,01 N på kometen. En bil

har en gravitationskraft men det är så liten så att den inte är mätbar.

Motkraft

Föremål på jorden påverkas alltid av tyngdkraften som är riktad nedåt. Men om ett föremål ligger stilla så

måste de krafter som påverkar föremålet ta ut varandra enligt ovanstående resonemang med lådorna.

Den mystiska kraften som gör att all världens föremål inte fortsätta falla till jordens mitt kallas motkraft

eller normalkraft och den är lika stor som tyngdkraften om föremålet ligger stilla.

Dessa fina telefoner har en tyngdkraft som verkar mot jordens mitt. Eftersom de ligger stilla på bordet

påverkar bordet mobiler med en lika stor motkraft.

Om du tappar din mobil när du är ute och promenerar på en rymdstation kommer den att fortsätta sin färd i

samma riktning och hastighet i all oändlighet. Detta beror på att det inte finns någon friktion eller något

luftmotstånd. Mobilens rörelse kallas likformig. Om den flygande mobilen skulle komma i närheten av en

himlakropp skulle det dock påverkas av dess gravitation.

Tyngdpunkt och stödyta.

Om ett föremåls massa skulle kunna samlas i en punkt så skulle det motsvara tyngdpunkten. Tyngdpunkten

kan finnas inuti föremålet t.ex. en boll, kub. I andra exempel finns tyngdpunkten utanför själva föremålet

t.ex. i en ring.

Stödyta är den yta (area) som ett föremål har mot underlaget det vill säga det röda på bilderna. Lodlinje är

den kortaste sträckan mellan tyngdpunkten och stödytan. På bilden nedan är de röda legobitarna stödytan.

Men, stödyta är inte bara den yta som föremålet står på utan även ytan som är mellan stödpunkterna. På

bilden nedan är stödytan allt som är innanför de fyra benen.

Tyngdpunkten hamnar på olika ställen beroende på formen. För att ett föremål ska vara så stabilt som

möjligt ska stödytan vara stor och tyngdpunkten låg. På översta bilden är det den tredje figuren från vänster

som är den stabilaste.

Om tyngdpunkten hamnar utanför stödytan så välter föremålet.

Sammanfattning: Slideplayer

Mer om tyngdpunkt och stödyta : prezi

Testa dig själv : små söta frågor

2. Rörelse

Hastighet och fart är två begrepp som används för att beskriva storleken på rörelser. Skillnaden mellan

dessa är att fart beskriver hur fort något förflyttar sig medan hastighet beskriver hur fort ett

föremål förflyttar sig samt vilken riktning ett föremål har. I detta kapitel görs ingen skillnad på begreppen

fart och hastighet. De används på liknande sätt.

Fysiken delar upp rörelse i två olika typer, likformig och olikformig rörelse.

Likformad rörelse är en rörelse i konstant hastighet. Det innebär att hastigheten är lika stor hela

tiden. Exempel på likformig hastighet kan var en hiss som åker mellan våningar, en bil med

farthållare eller en satellit i omloppsbana. Att föremål, på jorden, har en likformig hastighet långa

sträckor är ovanligt eftersom det alltid finns saker som påverkar hastigheten.

Olikformad rörelse är en rörelse som förändras. Att cykla till skolan är en olikformad rörelse

eftersom du har medvind, motvind, uppförsbacke och nedförsbacke. Hastigheten varierar, helt

enkelt.

Räkna på hastigheter - medelhastighet

Hastighet är hur fort något förflyttar sig. För att räkna ut hastigheten behöver man veta hur lång sträcka

föremålet förflyttar sig samt hur lång tid det tar. Det du räknar ut då är medelhastigheten. Sambandet

mellan sträcka, hastighet och tid finns i nedanstående triangel. Känner du till två av dessa kan du alltid

räkna ut den tredje.

Om du håller tummen för det du vill räkna ut så ser du hur du ska

räkna.

För att räkna ut en sträcka (Håll tummen för s) så ska du ta hastighet multiplicerat med tiden.

För att räkna ut hastighet (håll tummen för v) så ska du ta sträckan dividerat med tiden.

För att räkna ut tiden (håll tummen för t) ska du ta sträckan dividerat med hastigheten.

Medelhastighet kan ha olika enhet. SI-enheten är m/s men även km/h och knop är vanliga. Det gäller att

vara observant på vilka enhet du använder i beräkningarna för att det ska bli rätt enhet i svaret.

Tips: Att räkna med formler kan vara klurigt. Man glömmer lätt hur formeln ser ut. Då kan du titta på

enheterna istället. Sambandet mellan sträcka, fart och tid kan du lista ut genom att tänka på att enheten för

fart är km/h alltså sträcka dividerat på tid. Samma resonemang gäller densitet och andra formler. Om man

inte kommer ihåg vad som står överst i triangeln så kanske du kommer ihåg hur enheten ser ut.

Acceleration och retardation.

Två slags olikformade rörelser är acceleration och retardation. Vid acceleration ökar farten hela tiden

(konstant) och vid retardation bromsar föremålet in hela tiden. Acceleration och retardation är varandras

motsatser. Enheten är m/s2.

En form av acceleration som beror på tyngdkraften är fritt fall. Denna acceleration kallas

tyngdaccelerationen. Tyngdacceleration kan också förkortas till: 1 g. Medelvärdet på jorden är 9,82

m/s2 men för enkelhetens skull avrundas det till 10 m/s2. Det innebär att ett föremål (i vakuum) skulle öka

sin hastighet med 10 m/s varje sekund.

När ett föremål faller fritt så ökar det hastigheten snabbt. Med denna tabell ser du hur långt ett föremål

faller i fritt fall.

Starthastighet Sluthastighet Medelhastighet Fallsträcka Total fallsträcka

Sekund 1 0 m/s 10 m/s 5 m/s 5 m 5 m

Sekund 2 10 m/s 20 m/s 15 m/s 15 m 5+15=20 m

Sekund 3 20 m/s 30 m/s 25 m/s 25 m 5+15+25=45 m

Förklaring första raden: I starten av den första sekunden är hastigheten noll. I slutet av den första sekunden

är hastigheten 10 m/s. Medelhastigheten blir (0+10)/2 = 5 m/s. Om ett föremål faller i hastigheten 5 m/s i

en sekund färdas föremålet 5 m.

Med detta resonemang kan du räkna ut hur långt föremålet faller varje sekund. För att sedan veta hur långt

det faller sammanlagt är det bara att addera fallsträckorna.

I verkligheten kommer föremålet inte kunna falla hur snabbt som helst. Föremålet krockar med luftens

molekyler och bromsas in. Luftmotståndets storlek beror på föremålets form. En fjäder eller en

fallskärmshoppare faller långsammare än ett bowlingklot. Den maximala hastigheten vid fritt fall, för ett

föremål, kallas gränshastighet. En fallskärmshoppare har gränshastigheten 6-7 m/s (25 km/h). Glömmer

personen att fälla ut fallskärmen är gränshastigheten ungefär 50-60 m/s (ungefär 200 km/h).

Föremålets form påverkar fallhastigheten, inte föremålets massa. Utan luftmotstånd faller alla föremål lika

snabbt. Exempel på filmen nedan.

Fråga (allt om vetenskap) : Fritt fall

Fråga (allt om vetenskap) : Kan ett mynt släpps från Eiffeltornet klyva en människa?

Faller en fjäder lika snabbt som ett klot i vakuum? (youtube, engelska, 4.41)

Galileo Galilei kallas för den första moderna vetenskapsmannen. Detta för att han faktiskt testade sina

teorier med experiment. Ett av detta numera legendariska experiment var att släppa klot från det lutande

tornet i Pisa. Kloten hade samma form men bestod av olika material och storlek och hade därför olika vikt.

Frågeställningen var; vilket klot faller snabbast? Svaret är att de faller alla lika snabbt. (Youtube, engelska,

4.02)

Mer om Galileo Galilei (Youtube, engelska, 2.45)

Föremål påverkas av tyngdkraften lika mycket. Om du skjuter en gevärskula kommer den slutligen att

landa på grund av jordens tyngdacceleration. Om du håller en annan kula i handen, på samma höjd som

geväret, och släpper den samtidigt som du skjuter kommer dessa kulor att landa samtidigt eftersom

tyngdaccelerationen drar i kulorna lika mycket.

Testa dig själv : Små söta frågor

Isaac Newton tillhör historiens absolut främsta vetenskapsmän. Han var verksam inom många

vetenskapsgrenar. Inom mekaniken instiftade han tre lagar för att beskriva krafter och rörelse. De ersattes

på 1900-talet av relativitetsteorin men Newtons lagar fungerar fortfarande utmärkt så länge hastigheterna

inte närmar sig ljusets.

Första lagen : tröghetslagen

En kropp förblir i vila eller likformig rörelse om, och bara om, summan (resultanten) av alla krafter som verkar på kroppen är noll.

Det finns alltså ett motstånd för att förändra föremåls rörelse. Detta innebär att ett föremål kan inte ändra

sin hastighet själv utan det behövs alltid en kraft för att sätta ett föremål i rörelse, bromsa det eller få det att

ändra riktning. Påverkar inga krafter föremålet kommer det att ha samma hastighet och riktning i all

oändlighet.

Detta är anledningen till varför det är livsviktigt att ha säkerhetsbälte i bilen. Om olyckan är framme och

bilen i hög fart krockar så kommer personerna i bilen fortsätta i samma fart som bilen hade innan. (youtube,

engelska, 1.32)

I en karusell känns det som om en kraft trycker dig utåt i kurvorna. Denna kallas ibland slarvigt för

centrifugalkraft men är egentligen en effekt av tröghetslagen. Din kropp vill fortsätta rakt fram i kurvorna

men karusellen tvingar den att svänga i kurvorna. Centrifugalkraft är alltså ingen riktig kraft.

Motkraften till den skenbara centrifugalkraften, som då är riktad i motsatt riktning , kallas centripetalkraft.

Om du snurrar ett föremål i ett snöre är denna kraft riktad inåt mot mitten. På bilden nedan visas en boll

som snurrar. Den svarta pilen visar centripetalkraft.

När du torktumlar så trycks vattnet ur kläderna med hjälp av tröghet också.

Tröghetens storlek beror på hur stor massa föremålet har. Ju större massa desto större tröghet och ju mer

kraft behövs för att förändra föremålets rörelse.

Rolig film om tröghet : (youtube, engelska, 4.41), (youtube, enegelska, 3,32)

Andra lagen : Accelerationslagen

Desto större massa ett föremål har desto mer kraft behövs det för att accelera föremålet.

Tänk om din bil gått sönder och du måste putta på. Bilen kommer du att accelerera upp till en viss

hastighet. Om en kompis hjälper till så dubblar du kraften och därför kommer också bilens acceleration

fördubblas.

Tredje lagen : lagen om reaktion och motreaktion (verkan och motverkan)

Två kroppar påverkar alltid varandra med lika stora men motriktade krafter

Kastas en boll upp i luften kommer jordens tyngdkraft dra bollen till sig. Bollen kommer på samma sätt dra

till sig jorden. Eftersom det är gigantiskt stor skillnad i massa kommer jordens rörelse mot bollen inte att

märkas.

Ifall du sitter i båt på sjön och tappar en åra så når du den sällan. Det beror på att den kraft som får åren att

glida iväg också får båten att åka åt andra hållet.

Ifall du och en kompis står på skridskor på en is och du bestämmer dig för att putta iväg hen så kommer du

själv åka åt motsatt håll.

Om du puttar någon kommer du utsättas för lika mycket kraft som den du puttar. Om den andra personen

ramlar men inte du, beror inte på att du avger mer kraft än du tar emot, utan på att den personen kanske inte

var förberedd och därför tappade balansen, medan du spjärnade emot.

Newtons lagar (youtube, engelska, 11.38)

Låten om Newtons lagar (ej seriöst) (Youtube, svenska, 1,18)

Testa dig själv : Små söta frågor

4. Fysikaliskt arbete och effekt.

Fysikaliskt arbete innebär att med en kraft förflytta ett föremål en viss sträcka. För att räkna ut arbetet

används formeln:

Arbete = kraft * sträcka

Enheten för kraft är newton (N) och för sträcka (m). Enheten för arbete är newtonmeter (Nm) eller Joule

(J).

Det petiga med detta är att ett fysikaliskt arbete uträttas bara om man övervinner en kraft på något sätt.

Eftersom det på jorden alltid finns en tyngdkraft som måste övervinnas innebär det att fysikalisk arbete

räknas om ett föremål rör sig i höjdled (får högre lägesenergi). Att bära runt på ett stort föremål på en plan

yta är inte exempel på ett fysikaliskt arbete. Att släpa ett föremål på marken är ett fysikaliskt arbete

eftersom friktionskraften övervinns. Att bära upp ett föremål för trapporna är exempel på ett fysikaliskt

arbete.

Oftast handlar fysikaliskt arbete om att flytta föremål i höjdled. Rörelsen i sidled (horisontellt) spelar ingen

roll. För att underlätta rörelsen i höjdled kan föremålet förflyttas en längre sträcka. Se bilden nedan. Det

fysikaliska arbetet blir detsamma oavsett om du går uppför trappan eller tar den längre vägen.

Detta sammanfattas i mekanikens gyllene lag:

Det du vinner i kraft förlorar du i väg.

Tänk att en kundvagn ska lyftas upp för trappan alternativt köras upp för det lutande planet. Används det

lutande planet innebär det en längre sträcka men det är enklare.

Det lutande planet är ett tydligt exempel som bygger på mekanikens gyllene lag. Det lutande planet är

också ett exempel på, vad som i mekaniken kallas, enkla maskiner.

Enkla maskiner bygger alla på mekanikens gyllene lag "det du vinner i kraft förlorar du i väg" och är

uppfinningar som förenklar vardagen. Egyptens pyramider byggdes enbart med enkla maskiner.

Skruven - Skruven är ett exempel på det lutande planet. Det lutande planet är vridet runt skruvens kärna.

Jämför kraften att skruva i en skruv och spika i en spik. Det tar längre tid att skruva i en skruv men det

behövs mindre kraft.

Arkimedes skruv är ett exempel på hur fenomenet kan utnyttjas på ett annat sätt. (youtube,engelska, 1.06)

Kilen

Kilen har används sedan människan begynnelse för att dela på föremål. Yxan är exempel på en kil.

Principen bygger på det lutande planet. En trubbig kil gör arbetet snabbt men det behövs stor kraft. En

spetsig kil gör arbetet lättare men det tar längre tid.

Hjulet - Ytterligare en väldig gammal uppfinning som bygger på mekanikens gyllene lag. Ett exempel är

när en liten cykel som cyklar bredvid en stor. Den lilla cyklisten, med små hjul, får trampa mer men inte

lika tungt.

Block (eller talja)

Block används för att byta riktning på den kraft du behöver för att dra

upp ett föremål.

I en talja kan repet löpa i flera spår och i en talja utnyttjas mekanikens gyllene

lag. Du kan lyfta föremål med mindre kraft men du kommer få dra mer i linan.

Det fungerar så här:

Bild 1: Här ska du lyfta en vikt med hjälp av ett block. Blocket gör att du kan stå på marken och dra i repet.

Eftersom viktens tyngd är 100 N kommer du behöva dra med samma kraft d.v.s. 100 N.

Bild 2. Det översta hjulet är fixerat i taket medan det undre hjulet kommer att röra sig när du drar i repet.

När du lyfter repet 10 cm över marken kommer även det undre hjulet att lyftas upp 10 cm. Repet kommer

att förkortas 10 cm på båda sidor om det undre hjulet. Totalt kommer du få dra 20 cm lina för att lyfta

vikten 10 cm. Vinsten är att det krävs hälften så stor kraft.

Bild 3 och 4. Flera hjul kommer göra att det blir lättare att lyfta men du får dra mer lina. När

lyftanordningen kräver många hjul som på bild fyra så sitter de ihop i en talja.

Block och talja (Youtube, svenska, 5.37)

Hävstänger

Att hävstänger följer mekaniken gyllene lag syns på bilden. På mannens sida rör sig spettet en lägre sträcka

än på husets sida. Den längre sträckan gör att mannen inte behöver ha lika mycket kraft för att lyfta huset.

Denna hävstångseffekt används flitigt i saxar och tänger.

På samma sätt fungerar en gungbräda fast i ett mer horisontellt läge. En tyngre person måste sitta längre in

på gungbrädan än en lättare. Mer fysikaliskt uttryckt: En tyngre kraft har en kortare sträcka till

vridningspunkten än en mindre kraft.

Detta går att räkna på matematiskt.

Kraften (F1) * Sträcka (L1) = Kraft (F2) * Sträcka (L2)

[tab name="Fråga"]Storugglans tyngd är 600 N och lillugglans tyngd är 200 N. Storugglan sitter 1 meter

från mitten av gungbrädan. Hur långt bort behöver lillugglan sitta för att de ska väga jämnt?[/tab]

[tab name="Svar"]

1. Kraften (F1) * Sträcka (L1) = Kraft (F2) * Sträcka (L2)

2. 600 * 1 = 200 * barnets sträcka

3. 600/200 = barnets sträck = 3m

Svar 3 meter[/tab][end_tabset]

Läs mer om enkla maskiner på : Technichus

Enkla maskiner (youtube, svenska, 7.14)

Hävstångssången

Spela hävstångsspelet

Testa dig själv : Små söta frågor

5. Effekt

Att lyfta föremål är exempel på fysikaliskt arbete. Att bära en flyttkartong till fjärde våningen är exempel

på detta. Du kan dock göra det olika snabbt. Samma arbete utförs men med olika effektivitet. Effekt i

fysiken är hur snabbt ett arbete utförs. Ju snabbare det utförs desto högre effekt.

Effekt = arbete/tid

Enheten för effekt är Nm/s eller J/s. Även denne enhet har ett eget namn som är mest korrekt att använda:

watt, W. (Denna enhet används även för elektrisk effekt.)

6. Mekanisk energi

Mekanisk energi är ett samlingsnamn för rörelseenergi och lägesenergi. Ett föremåls lägesenergi är lika stor

som arbetet att lyfta upp föremålet till det högre läget. Lägesenergin räknas ut på samma sätt som arbete.

Lägesenergin = tyngd * höjd

När föremålet faller mot marken övergår lägesenergin till rörelseenergi. Ju närmare marken desto mer

lägesenergi har omvandlats till rörelseenergi. Utan luftmotstånd omvandlas 100 % av lägesenergin till

rörelseenergin i det ögonblicket precis innan föremålet når marken. Enheten för energi är samma som för

arbete = newtonmeter eller joule.

Testa dig själv : Små söta frågor.

Läs mer på: Astel och Studerasmart

Atomfysik

1. Atomfysikens historia

Kunskapen om atomen och dess delar är knapp 200 år gammal. Atomen är ett aktuellt forskningsområde

och viktiga upptäckter görs bland annat på Cern, ett berömt forskningscentrum för partikelfysik. Cern

upptäckte bland annat Higgs-partikeln (gudspartikeln) som ledde till nobelpris i fysik 2013.

De första stegen mot en modern atomteori togs av John Dalton (wiki) i början av 1800-talet. Han antog att

ett grundämne har atomer som är lika d.v.s. har samma vikt och kemiska egenskaper. Han genomförde

många experiment där han studerade viktförhållanden, mellan grundämnen, i olika kemiska reaktioner.

Dalton kom bland annat fram till att det går åt 8 gram syre och 1 gram väte för att bilda vatten. Daltons

teorier ersatte antikens lära om de fyra elementen. Dock trodde han att atomen var odelbar vilket är

felaktigt. Animerat flum om John Dalton: (Youtube, Engelska, 2,56) Lite mer seriöst (Youtube, Engelska,

1,56)

I slutet av 1800-talet började vetenskapen använda elektronen som begrepp, troligtvis eftersom den

användes inom den nya vetenskapen "elektricitet". En teori var att elektronerna fanns i atomen som

russinen i en kaka. Vetenskapen uppfattade i och med detta att atomen inte var en helhet utan att den bestod

av delar.

I början av 1900-talet gjordes ett numera klassiskt experiment som var avgörande för atomfysiken. En

engelsk fysiker, Rutherford (wiki), lät sina studenter skjuta heliumkärnor på en tunn guldfolie. De flesta

heliumkärnor for rakt igenom guldfolien men några studsade tillbaka. Rutherford drog slutsatsen att atomen

har en positiv kärna som heliumkärnorna studsade emot men att det var mest tomrum i atomen.

Elektronerna antog han for runt kärnan likt planeterna i solsystemet. (Youtube, engelska, 3,27)

Dansken Niels Bohr (wiki) förbättrade denna atommodell genom att föreslå att elektronerna rörde sig i

olika energinivåer runt atomkärnan. Genom denna teori så förkastade han den "gamla" fysiken och införde

en helt ny, kvantfysiken. Bohrs teorier och atommodell används fortfarande.

Kort artikel i Illustrerad vetenskap: Dansk fysiker tyglade atomen

Artikel Allt om vetenskap: Vad gjorde Niels Bohr?

Protonen upptäcktes 1918 och neutronen 1932. Under 1900-talet upptäckte man många fler partiklar. Mer

om detta senare.

Artikel Allt om vetenskap: -Den gäckande materien

Testa dig själv : Små söta frågor

2. Atomkunskap

Atomen består av en kärna med protoner (positiva) och neutroner (neutrala). Runt atomkärnan finns

elektroner (negativa) i olika elektronskal. Det är antalet protoner som bestämmer vilket grundämne det är.

Elektronerna i det yttersta elektronskalet (valenselektroner) bestämmer ämnets egenskaper.

Läs mer på: naturvetenskap.org

Film: Atomens byggnad (Youtube, Bertram, 5,04)

I periodiska systemet finns de grundämnen som är kända idag. Som grundämne, uppställt i periodiska

systemet, har de alltid lika många elektroner som protoner. Ett grundämne är oladdat. Ett grundämne

eftersträvar fullt yttre elektronskal. Därför ge/tar eller lånar den elektroner med andra atomer. Om en atom

inte har lika många protoner (positiva laddningar) som elektroner (negativa laddningar) så kallas den jon.

En atom blir en positiv jon om den har förlorat elektroner och negativ jon om den tagit upp elektroner.

Ett grundämne kan ha olika antal neutroner. Det vill säga att det olika varianter av ett grundämne. Dessa

varianter kallas isotoper. Nedan ser vi grundämnet vätes tre varianter.

Varje grundämne har isotoper naturligt. Isotoperna får lite olika egenskaper på grund av detta. T.ex. kan de

bli radioaktiva. Det innebär att atomkärnor blir instabila och faller sönder. Mer om detta senare. Bilden

nedan visar alla upptäckta isotoper. De olika färgerna står för olika typer av sönderfall.

Siffran nere till vänster kallas atomnummer. Det visar vilket grundämne det är och hur många protoner

grundämnet har i kärnan. Masstal är antalet partiklar i atomkärnan. Det samma sak som antalet protoner +

antalet neutroner. Ifall du ser på ett grundämnena nedan så ser hur många protoner, neutroner och

elektroner de har. Nedan visar exempel 1. Exempel 2 kanske du kan klura ut själv?

Protoner = Atomnummer = 1

Neutroner = Masstal -atomnummer = 3-1 = 2

Elektroner = protoner (i ett oladdat grundämne) = 1

Film: Atomkärnan och isotoper (Youtube, Bertram, 5,31)

En atom har en massa. Eftersom den är extremt liten är det svårt att använda kg. Istället används enheten

"unit". En neutron och proton väger ungefär 1 unit. Elektronen väger 2000 gånger mindre så den brukar

inte tas med i beräkningarna. En atom har en atomvikt och en kemisk förening har en formelmassa. När

du räknar ut formelmassa adderar du varje atoms atomvikt

ex 1. Vatten H2O: Syre har atomvikt 16 u och väte 1 u. Vattnets kemiska formel är H2O. Formelmassan är:

1+1+16 = 18 U

ex 2. Metan CH4. Kol har atomvikt 12 u och väte 1 u. Formelmassan = 12+1+1+1+1= 16u

Överkurs: atommassa (gymnasiekunskap)

Testa dig själv : Små söta frågor

3. Ljusemission & Ems

Atomer kan avge ljus. Det inträffar när energi tillförs atomen. Då byter en del av dess elektroner

elektronskal. Det vill säga elektronerna byter till ett skal längre bort från atomkärnan (exciteras). Eftersom

elektroner helst vara på sin vanliga plats så hoppar de tillbaka. Elektronskalet närmast atomkärnan kallas

K-skalet. Därefter följer man alfabetet. Nästa skal/energinivå kallas L-skalet o.s.v.

Elektronskalen är egentligen energinivåer. En elektron med en viss energi befinner sig ett givet

elektronskal. För att elektronen ska hoppa måste den, som sagt, tillföras energi. När elektronen hoppar

tillbaka sänder den ut överskottsenergin i som en foton. Ytterligare förklaring på studera.com

En foton är en energipartikel. En foton kan ha olika mycket energi beroende på vilken våglängd den

har. Beroende på hur korta eller långa elektronhoppen är så sänds fotoner ut med olika våglängd. En del av

dessa våglängder ger infrarött ljus, en del synligt ljus och långa hopp ger ultraviolett ljus.

Film: Ljus och atomen (Youtube, Bertram, 3,38)

Varje grundämne har sina elektroner fördelade i skalen på ett unikt sätt. Eftersom elektronhoppen beror på

denna fördelning så kommer varje grundämne sända ut ljus på ett unikt sätt. Ljuset undersöks i ett

spektroskop. Där syns ett linjer, likt ett fingeravtryck, som kallas linjespektrum. Hydrogen = Väte, Sodium

= Natrium, Mercury = Kvicksilver

Om du behöver analysera en okänd gas, värm upp den så blir ett linjespektrum synligt. Det fungerar även

på kemiska föreningar och metaller. Med upphettade metaller får du ett kontinuerligt spektrum d.v.s. alla

färger sitter ihop i ett prisma. Du kan också se ett mellanting som kallas bandspektrum.

Film: Spektrum (Youtube, Bertram, 2,31)

Mer om fotoner:

Elektromagnetisk strålning är ett samlingsnamn för olika typer av "ljus". Korrekt uttryckt, fotoner med

olika mycket energi. Energimängden avgör vilken våglängd fotonen har.

Den ems med lägst energi är radiovågor. Människor kan enbart se det synliga ljuset. Det synliga ljuset, eller

vitt ljus, består av sju olika färger (Rött, orange, gult, grönt, indigo, blått, violett). Vill du veta mer om detta

finns det i kursen ljus.

I atomfysik är den mest energirika elektromagnetiska strålningen, d.v.s. röntgenstrålning (wiki)

och gammastrålning extra intressant .

Fråga: Hur fungerar röntgenstrålar?

Artikel, tekniska museet: Röntgen

Film: Elektromagnetiska vågor (Youtube, Bertram, 4,01)

APP "bygga atomer" för Iphone: Nova elements (gratis)

Testa dig själv : Små söta frågor

4. Strålning.

Radioaktiv strålning.

Radioaktivitet (wiki) upptäcktes i slutet av 1800-talet av Henry Becquerel. Marie Curie är ett av de stora

namnen inom upptäckterna kring radioaktivitet. Dessa två fick också dela på nobelpriset 1903 för sina

upptäckter.

Artikel, Allt om vetenskap : Becquerel - En strålande upptäckt

Artikel, Allt om vetenskap : Marie Curie - Tidernas mest berömda vetenskapskvinna

Radioaktivitet kallas den process då atomkärnor spontant sönderfaller och avger strålning. Det beror på att

de innehåller för mycket energi för att de ska vara stabila. Dessa atomer kallas instabila eller radioaktiva.

Alla ämnen över atomnummer 82 är instabila men även de flesta andra grundämnen har någon isotop som

är radioaktiv.

Joniserande strålning.

Strålning som slår bort elektroner från atomer den passerar så att joner bildas, kallas joniserande. Den

joniserande strålningen kan komma från:

Partikelstrålning: Ämnen vars atomkärnor faller sönder och sänder ut partiklar. Denna strålning

kallas alfastrålning eller betastrålning. Betastrålningen kan vara negativ eller positiv men enbart

den negativa tas upp här.

Elektromagnetisk strålning: Den elektromagnetiska strålning med allra högst

energi (röntgenstrålning och gammastrålning) är joniserande.

Alfastrålning (partikelstrålning):

Beteckning: α (alfapartiklar)

Består av: Alfapartiklar = 2 protoner + 2 neutroner (samma sak som en heliumkärna)

Räckvidd: 10 cm i luft .

Farlighet:

Ett A4 papper eller huden räcker som skydd. Alfastrålning är farligt om man får in det radioaktiva ämnet i kroppen

via andning, mat eller dryck. Exempel på det är radon som är en gas.

Förändring

av atomen:

När ett grundämne sänder ut en alfapartiklar försvinner partiklar från atomkärnan. T.ex. Uran med masstalet 238 är

radioaktivt och sänder ut alfastrålning. När detta sker omvandlas uran till ett annat grundämne eftersom antalet

protoner ändras. Det skriver man så här:

Betastrålning (partikelstrålning)

Beteckning: β (betapartiklar)

Består av: Elektroner (Vid beta-minus-sönderfall. Det som jag tar upp i denna kurs.)

Räckvidd: Ungefär 10 meter i luft och någon centimeter in i kroppen

Farlighet: För att skydda sig räcker det med tjocka kläder, en tjockare glasskiva eller en metallplåt.

Förändring

av atomen:

Vid betastrålning (β-) omvandlas en neutron till en proton och en elektron sänds ut. Den innebär att

atomnumret ändras och det blir ett nytt ämne. T.ex: Kol-14 med 6 protoner och 8 neutroner

omvandlas till kväve-14 som har 7 protoner och 7 neutroner.

Gammastrålning (elektromagnetisk strålning):

Beteckning: ϒ

Består av: Fotoner

Räckvidd: Ett par hundra meter i luft och några meter i betong eller sten

Farlighet:

Gammastrålning är väldigt farligt eftersom det går rakt igenom så många

materiel inklusive kroppen. Det är svårt att skydda sig mot den.

Förändring av

atomen:

Ingen (förutom att atomkärnan förlorar energi)

Fråga: Alfa,beta eller gamma?

Fråga: Varför är radioaktivitet så farlig?

Film: Radioaktivitet (Youtube, Bertram, 5,59)

Film: Radioaktivt sönderfall (Youtube, Bertram, 4,19)

Sönderfallsserier.

Många radioaktiva ämnen sönderfaller till något som i sin tur också är radioaktivt och sönderfaller. Ett

ursprungligt radioaktivt ämne kan sönderfalla i många led tills det bildas en stabil isotop.

En sönderfallsserie kan se ut så här:

Halveringstid

Sönderfall sker slumpmässigt så det är omöjligt att förutsäga när en enskild radioaktiv atom ska sönderfall.

Ett radioaktivt ämne sönderfaller i en hastighet som är unik för just den isotopen. Begreppet halveringstid

används för att kunna jämföra hastigheten i olika sönderfall. Den mäter hur lång tid det tar för att hälften

(50 procent) av ett ursprungligt ämne ska sönderfalla. T.ex. har uran halveringstiden 4,5 miljarder år. Har

du 1kg uran så har du bara 0.5 kg uran kvar efter denna tidsperiod. Vart har resten tagit vägen? Jo, det har i

sin tur omvandlats till thorium på grund av uranets alfastrålning. Väntar du 4,5 miljarder år till så finns bara

25 procent kvar av det ursprungliga ämnet.

Vid gammastrålning innebär halveringstiden att hälften av aktiviteten (strålningen) har försvunnit. Nedan är

en bild på radiums sönderfall.

Kol14-metoden.(wiki)

Grundämnet kol har en användbar radioaktiv isotop med masstalet 14. (6 protoner och 8 neutroner). Den

har en halveringstid 5730 år och används för att bestämma åldern på organiska (innehåller kol)

föremål som är upp till 50000 år gamla.

När en organism lever så lagrar den kol i kroppen. Det gäller både djur och växter. I atmosfären har det

mesta kolet (i koldioxid) masstalet 12. En liten del av kolet är det radioaktiva kol-14. När organismen lever

tar den upp kol men när den dör så gör den naturligtvis inte det. Då börjar sönderfallet av det kol-14 som

organismen tagit upp. Genom att jämföra halten av kol-12 med kol-14 i föremålet som undersöks, kan det

åldersbestämmas.

Fråga Allt om vetenskap : Hur fungerar kol14-metoden?

Lång artikel : Så vet vi hur gammalt något är.

Film: Halveringstid och aktivitet (Youtube, Bertram, 5,09)

Att mäta strålning:

Aktivitet: Mäter hur många sönderfall som sker per sekund. Mäts i Bequerell (Bq) efter fysikern som

upptäckte den naturliga radioaktiviteten. För att visa på radioaktivitet i film och dataspel brukar det finnas

med en apparat som knäpper t.ex. dataspelet Fallout. Det som används är ett Geiger-Muller-rör (GM-rör).

Stråldos(wiki): Mäter hur mycket energi en kropp (som utsätts för strålning) tar upp per kilo. En människa

bör inte få för hög stråldos. Därför har människor som jobbar i närheten av strålning en mätare på sig

(persondosimeter) som registrerar hur mycket strålning en kropp mottagit under en viss tid. Enhet för

stråldos är sievert (Sv).

Gray är också en enhet för radioaktivitet. Den anger absorberad (upptagen) dos av joniserad strålning. Den

fungerar även på icke organiskt material.

Det mest radioaktiva stället på jorden : (youtube, ryska, 0.29)

Artikel (Allt om vetenskap) - Becquerel -en strålande upptäckt.

När utsätts du för strålning?

Vi utsätts hela tiden för strålning. Strålning som orsakas av naturlig aktivitet kallas bakgrundsstrålning.

Denna kommer från:

Kosmisk strålning: Radioaktiva partiklar som kommer från rymden. Dosen motsvarar 0,3 mSv per år.

Kabinpersonal på flygplan (som är närmare rymden) får dubbelt så hög dos.

Strålning från marken: I berggrunden finns radioaktiva isotoper som sänder ut gammastrålning. I Sverige är

den strålningen ungefär 0,5 mSv per år. Denna strålning variera mycket beroende var i världen du befinner

dig. I vissa hus har man problem med radon. Det är en radioaktiv gas som finns antingen i bergrunden

under huset eller husets byggnadsmaterial.

Sönderfall inuti kroppen: I kroppen finns radioaktiva isotoper främst kol-14 och kalium-40 som ger viss

strålning. 0,2 mSv per år.

Medicinsk användning: Om du måste röntga dig hos läkare eller tandläkare får du en dos radioaktiv

strålning.

När används radioaktivitet till något bra?

Inom medicin - Röntgenstrålning (joniserande strålning) används för att undersöka skelettben.

Röntgenstrålning passerar kroppens mjuka delar men inte de hårda skelettbenen. I en dator

visas sedan en bild på skelettet och kan avgöra vad som hänt. Vid skiktröntgen används

joniserande strålning, dock väldigt lite. Vid magnetröntgen används inte joniserande strålning alls.

Betastrålning används för att stråla och därigenom döda cancertumörer. Cancerceller är lite

svagare än vanliga celler så de dör först vid behandling. De vanliga cellerna tar också stryk så det

är oerhört tufft att gå igenom denna cancerbehandling. Bestrålning är också i sig

cancerframkallande så beroende hur gammal du är så hanteras denna behandling olika.

Inom cancerbehandling så kan används också radioaktiv märkning för att spåra cancertumörer.

Genom att bestråla livsmedel så ökar hållbarheten. Tanken är att döda främmande celler (insekter,

larver och bakterier) samt förhindra att potatis och lök får groddar. Läs mer på livsmedelsverket.

Kol14 - metoden används flitigt för att åldersbestämma föremål som innehåller kol och som är

yngre än 50000 år gamla.

Brandvarnare - I brandvarnare finns ett radioaktivt ämne som känner av rök. Fråga : Hur fungerar

en brandvarnare?

Kärnkraft - mer om det nedan

Faror med radioaktivitet.

Radioaktivitet med sin joniserande strålning är alltid cancerframkallande. Den kan också användas för

militärt bruk i atombomber och vätebomber men även smutsiga bomber kan användas. En smutsig bomb är

en vanlig bomb som kombineras med ett radioaktivt ämne. Tanken är att förorena ett område så att

civilbefolkning inte kan bo kvar. Ett terroristvapen helt enkelt.

Vid kärnkraftsolyckor sprids radioaktivt avfall. Områden kring olyckan blir kontaminerade (förorenade).

Människor får inte vistas i närheten. Kring Tjernobyl (Ukraina) finns ett sådant område och ett annat finns

efter kärnkraftolyckorna i Fukushima (Japan).

Understanding the accident of Fukushima (Youtube, engelska, 13.01)

Film om hur tjernobyl ser ut idag. (Youtube, musik, 5.49)

Testa dig själv : Små söta frågor

5. Kärnenergi

Albert Einstein (wiki) påstod, i början av 1900-talet, att materia är en form av energi och ställde upp

sambandet i världens kanske mest kända formel: E =m*c2 (m= massa och c= ljusets hastighet). Om de

starka krafter som håller ihop atomens smådelar skulle kunna frigöras skulle det ge ofantliga mängder av

energi. Denna teori var vetenskapen inte redo att testa än men 1932 upptäcktes neutronen och lite senare

hittade vetenskapsmän lämpliga ämnen att klyva, uran-235 och uran-238.

Den som löste gåtan var Lise Meitner (wiki)som tolkade Otto Hahns (wiki) resultat efter hans experiment.

Hon lanserade hypotesen att kärnklyvning uppstår då uran utsätts för neutronbestrålning. Lise var judinna

som flydde nazisterna och gjorde sina upptäckter i Sverige. Otto Hahn fick nobelpris men inte hon.

Troligtvis för att hon var kvinna och judinna. Däremot har hon fått namnge ett grundämne (nr. 109).

Science heroes : Lise Meitner (youtube, engelska, 3.06)

Kärnklyvning - Fission

När uran-235 bestrålas med neutroner kommer urankärnan att splittras till mindre atomkärnor. När en

neutron tillförs urankärnan får den för mycket energi och börjar vibrera. Vibrationerna leder till att kärnan

splittras. Antalet protoner och neutroner är samma före som efter denna händelse. Adderas de ämnen som

uppstått efter klyvningen så väger de mindre än ämnet som ursprungligen fanns. Den försvunna massan

har omvandlats till energi.

Vid kärnklyvningen så frigörs också ett antal fria neutroner som i sin tur klyver andra uranatomer. Det blir

en kedjereaktion.

Om denna kedjereaktion får fortsätta så bildas till slut extremt mycket ljus, värme och joniserande

strålning. En atombomb är en kedjereaktion som inte begränsas.

Efter andra världskriget började man använda denna energiresurs i kontrollerade former i kärnkraftverk.

Läs mer om det nedan.

Fusion kallas den motsatta processen då lätta atomkärnor sätts ihop till större. Det krävs extremt högt tryck

och temperatur för att detta ska kunna ske. Fusion sker i solen samt till viss del i vätebomber.

Testa dig själv : Små söta frågor

Fördjupning

I universum finns fyra grundkrafter.

Gravitationen - Alla föremål med massa har en gravitation. Gravitation gör att föremål dras emot varandra.

Ju högre massa desto högre gravitation. Gravitationen är den svagaste av krafterna men den är alltid

attraherande och den verkar över stora avstånd. Den påverkar allting, det är en universell kraft. Forskare

tror att gravitation orsakas av partikeln gravitonen. De har inte hittat den än.

Elektromagnetismen - Det är elektromagnetism som håller elektronerna i sina elektronskal runt atomkärnan

. Denna kraft är precis lagom stor för att universum ska kunna existera. Hade den varit för svag skulle

universum bara bestått av partikelsoppa eftersom ingenting skulle hålla samman. Hade den varit för stark

skulle den övervinna den starka kärnkraften och atomkärnorna skulle falla isär. Elektromagnetismen är

mycket starkare än gravitationen. Du kan lyfta föremål med en magnet. Alltså övervinner

elektromagnetismen gravitationen. Den elektromagnetiska kraften förmedlas av en partikel som kallas

fotonen.

Starka kärnkraften - Den starka kärnkraften håller samman neutroner och protoner i atomkärnan.

Elektronerna är opåverkade av denna kraft.Den starka kärnkraften förmedlas av en partikel som kallas

gluonen, eller "den starka gluonen".

Svaga kärnkraften - Den svaga kraften är orsak till radioaktivt sönderfall. Elektroner kan skapas i

atomkärnan av den svaga kraften. En neutron i kärnan förvandlas till en proton och en elektron plus en

neutrino. Elektronen är opåverkad av den starka kraften och sticker med en gång och den före detta

neutronen fortsätter sitt liv som proton. Den svaga kärnkraften förmedlas av W och Z bosonerna.

I mitten av 1900-talet kallade man protoner, neutroner och elektroner för elementarpartiklar för att

dåtidens vetenskapsmän trodde att de var universums minsta delar. Idag har vetenskapen upptäckt många

fler partiklar. Huvudgrupperna heter: Bosoner, leptoner och kvarkar. De är samlade i standardmodellen

(bilden nedan).

Här finns elektronen och dess antipartikel positronen. De har samma vikt och lika stor laddning men

motsatt laddning. Elektronen är negativ och positronen positiv.

Här finns inte protonen eller neutronen utan de är uppbyggda av kvarkar som du hittar i standardmodell.

Det finns 6 olika kvarkar. Protoner (2 uppkvarkar och en nerkvark) och neutronen (1 uppkvarkar och en

nerkvark) kallas istället för subatomära partiklar.

Här finns ljuspartikeln "fotonen" och den lilla neutrinen.

Numer hittar man Higgs partikel i denna fina samling. Den ger de andra partiklarna massa.

Den stora gåtan och det som alla partikelfysiker letar efter är teorin om allt. Teorin kombinerar de 4

grundkrafter med alla partiklarnas egenskaper och existens. den förenar den stora fysiken (vad som händer i

universum) med den lilla fysiken (kvantfysiken).

Läs mer om partikelfysik på: Robotbyn.se

Energikällor

6. Energi, energidistribution elproduktion.

Repetera gärna innan du läser detta. Den elektricitet vi får från våra vägguttag produceras i ett kraftverk.

Mellan eluttaget och kraftverket finns ledningar.

Ledningarna kallas elnät och är indelat i två olika typer, stamnätet och distributionsnätet(regionnät och

lokalnät). Svenska staten ansvarar oftast för stamnätet och det kan liknas som en motorväg där

högspänningsel transporteras över långa avstånd. För att elen ska kunna användas måste spänningen sänkas

i en transformatorstation och övergå i ett distributionsnät (eller lokalnät). Det kan ägas av kommunen eller

privata företag. De ansvarar för att alla i området ska få el.

En elproducent ( t.ex ett vattenkraftverk) producerar el och sänder in det i stamnätet. En elleverantör köper

in el och säljer den vidare till företag eller privatpersoner. Du kan själv välja vilken elleverantör du ska

använda. Det finns många att välja bland och de konkurrerar t.ex. med pris och miljömärkning. Elräkningen

är sedan indelad i två delar. En del till stamnätet (motorvägen) och en del till elleverantören

(förbrukningen). Det är svårt att lagra el så därför produceras all elektricitet i samma ögonblick som den

används. Därför varierar elpriset beroende på årstid.

Fråga: Vad är grön el?

Läs mer på: Svenska kraftnät

Läs mer på: Energikunskap.se

Testa dig själv : Små söta frågor

7. Energikällor

Kraftverk producerar el. Det finns många sätt att producera elektricitet på och kraftverken har alla fördelar

och nackdelar. I Sverige kommer elen huvudsakligen från vattenkraft och kärnkraft.

I världen ser det ut så här:

De olika energi källorna kan delas upp i

Icke förnybara: Kärnkraft, All förbränning av fossila bränslen.

Förnybara: Vindkraft, vattenkraft, solenergi, vågenergi, tidvattenenergi, bioenergi

Kärnkraft

Hur fungerar det?

I ett kärnkraftsverk finns ett antal reaktorer där kärnenergi omvandlas till elektrisk energi. Mitt i reaktorn

finns reaktorhärden där neutroner klyver det radioaktiva Uran-235 under kontrollerade former. Kring

reaktorhärden finns vatten. När uran klyvs skapas nya radioaktiva grundämnen som bromsas in av vattnet.

Vattnet värms upp av friktionsvärmen från dessa och börjar koka. Ångan från det kokande vattnet driver en

turbin. En turbin är en generator som omvandlar ångans rörelseenergi till elektriskt energi.

För att kunna kontrollera hastigheten i den kedjereaktionen används styrstavar. Styrstavarna skjuts upp i

reaktorhärden för att fånga upp neutroner och därmed minska kedjereaktionens hastighet. Vattnet kring

reaktorn fungerar också som neutronbroms (moderator).

Eftersom både uran-235, dess klyvningsprodukter och vattnet kring reaktorn är radioaktivt krävs hög

säkerhet. Alla reaktorer kan snabbstoppas genom att styrstavarna skjuts upp helt i härden. Kring reaktorn

finns också ett lager betong och plåt för att hindra att radioaktiva ämnen sprids om olyckan är framme.

Artikel Allt om vetenskap : Varför radioaktivt?

Fördelar:

Kärnkraft är en pålitlig och driftsäker energikälla som är lätt att reglera.

Kärnkraft är billig energi.

Kärnkraft har inga koldioxidutsläpp. Den bidrar inte till växthuseffekten.

Nackdelar:

Uranbrytning medför risk för radioaktivt läckage

Kärnavfallet måste förvaras i 100 000 år

Kärnkraftsolyckor är inte kul. Tjernobyl Fukushima

Läs mer: Energikunskap.se, Vattenfall, Greenpeace

Vattenkraft

Hur fungerar det?

I ett vattenkraftverk omvandlas vattnets lägesenergi till rörelseenergi. Vatten strömmar genom en turbin

som omvandlar rörelseenergin till elektricitet.

Fördelar:

Vattenkraft är en pålitlig och driftsäker energikälla som är lätt att reglera.

Det är en förnybar resurs.

Inga restprodukter eller utsläpp i miljön.

Nackdelar

Byggandet av vattenkraftverket medför förändringar i miljön. Det förändrar förutsättningarna för

djur och växter som lever i vattendraget. t.ex. laxen som vandrar upp för älvarna för att föröka sig.

Vattenkraftverken måste byggas i lämpliga vattendrag vilket medför att de flesta finns i norra

Sverige medan den största elförbrukningen finns i andra delar av landet. Det innebär långa

transportsträckor för elektriciteten vilket medför energiförluster.

Påverkar den biologiska mångfalden kring kraftverket negativt.

Läs mer: Vattenfall, Svensk energi, Älvräddarna

Kolkraft

Hur fungerar det?

I ett kolkraftverk eldar man fossilt bränsle. Kol, olja och naturgas är fossila bränslen och de är inte

förnybara. Det kommer alltså någon gång ta slut. I kolkraftverk kokar man vatten och låter ånga gå in en

turbin. I turbinen förvandlas ångans rörelseenergi till elektrisk energi. Skillnaden från ett kärnkraftverk är

hur man värmer upp vattnet annars är processen likadan.

Fördelar:

Stenkol beräknas räcka i 200 år till. Olja och naturgas beräknas räcka i 40-60 år. Det betyder

tillgången är tryggad och att priset är stabilt.

Det är enkelt att transportera, lagra och använda.

Fossilt bränsle innehåller mycket energi.

Nackdelar

Kol förorenar naturen vid brytning och sprider giftiga ämnen i atmosfären t.ex. kvicksilver.

Kolkraftverk släpper ut mycket koldioxid som bidrar till växthuseffekten och den globala

uppvärmningen.

Rättigheter över oljefält orsakar många konflikter och krig i världen.

Läs mer: Vattenfall, Greenpeace om vattenfall, El.se

Vindkraft

Hur fungerar det?

Vinden får vindkraftsverkets rotor att snurra. En generator omvandlar rotorns rörelseenergi till elektrisk

energi.

Fördelar:

Vindkraftverk kan placeras över hela Sverige eftersom det blåser överallt.

En förnybar energikälla som inte bidrar till växthuseffekten eller annan negativ miljöpåverkan.

En beprövad teknik som kräver lite underhåll och är lätta att sätt upp.

Nackdelar

Vinden innehåller lite energi så ett vindkraftverk ger relativt lite elektricitet. Det behövs byggas

många vindkraftverk för att få ut en bra effekt.

Snurrar bara när det blåser vilket innebär att man måste komplettera med andra kraftverk

Dyra kostnader att uppföra dem gör att staten måste subventionera dem för att de ska kunna

konkurrera med andra kraftverk.

Kräver stora ytor att stå på. De bullrar och många tycker de är fula när de står i vackra landskap.

Läs mer: Svensk energi, Svensk vindenergi, Vindkraftsportalen, El.se

Solceller

Hur fungerar det?

En solcell är en tunn skiva eller film ofta tillverkad av kisel. När solen lyser på den uppstår en spänning

mellan framsidan och baksidan på skivan. För att få högre spänning behöver man seriekoppla flera

solceller.

Fördelar

En förnybar energikälla som inte avger några föroreningar (undantag vid tillverkningen)

En tyst och diskret energikälla. Kan enkelt läggas på hustak utan att det blir fult.

Kan nyttjas på avlägsna platser långt från elledningar. Bra för länder med dåligt elnät.

Nackdelar

Höga kostnader vid tillverkningen.

Väderberoende och fungerar dåligt på vintern och inte alls på natten. Det behövs en

kompletterande energikälla eller batterier.

Solceller är fortfarande ganska dåliga på att omvandla solenergi till elektricitet. De har inte så hög

effekt.

Läs mer: Vattenfall, Svensk solenergi,

Biobränsle

Hur fungerar det?

Det fungerar på samma sätt som ett kolkraftverk. Skillnaden är att bränslet är koldioxidneutralt och

förnybart.

Biobränsle är organiskt material t.ex. avfall, rester från avverkning av skog eller biogas. Gemensamt för

dessa är att de är koldioxidneutrala. Avfallet släpper inte ut mer koldioxid än vad de lagrat i sig. T.ex. ett

träd tar upp koldioxid under sin levnad som den släpper ut när den eldas upp. Enbart brännbara ämnen kan

räknas som biobränslen.

Fördelar

Ökar inte koldioxidhalten i atmosfären och bidrar inte till växthuseffekt eller global uppvärmning.

En förnybar energikälla.

Skulle kunna ersätta beroende av fossila bränslen i framtiden.

Nackdelar

Framställningen kräver mycket energi och det innebär att biobränslen är mycket dyrare att använda

än t.ex. bensin.

Odling av biobränslen utnyttjar med mark där livsmedel kan odlas i fattiga länder. Det kan orsaka

svält.

Vissa forskare hävdar att framställning av biobränslen ändå ger koldioxidutsläpp.

Framtidens energikällor:

Havsenergi:

Vågkraft - Ett vågkraftverk tar vara på energin i vågornas rörelse. Oftast finns det en generator på botten

och en boj vid ytan som rör sig med vågorna. Rörelsen omvandlas till elenergi. Vågkraft används redan i

liten skala i Sverige men är fortfarande ett forskningsområde för flera länder.

Läs mer: Vattenfall, Energikunskap.se,

Tidvatten - I tidvattenkraftverk utnyttjas skillnaden i vattennivå mellan ebb och flod. När vattnet drar sig

tillbaka (ebb) så tvingas det igenom en turbin som omvandlar vattnets rörelse till elenergi.

Läs mer: Energikunskap.se, Dn mars 2014

Fusion - Vid fusion slås lätta atomer (väte, helium) ihop till tyngre. Det kräver extremt högt tryck och

värme. Om detta skulle kunna genomföras på jorden skulle vi ha en oändligt, miljövänlig energikälla.

Ibland dyker det upp vetenskapsmän som hävdar att de lyckas genomföra detta i rumstemperatur, s.k. kall

fusion. Märkligt nog lycka de aldrig återskapa sitt experiment.

Läs mer: Fysiker kopierar solens kraftverk (illustrerad vetenskap)

En bra sammanfattning på kursen.

Testa dig själv : Små söta frågor

Astronomi

1. Astronomins historia - Vägen till de stora upptäckterna.

Astronomi har varit viktigt i alla tider och många folkslag har haft skickliga astronomer t ex. babylonier,

egypter och greker. (Artikel)

Frågan om jorden var platt eller rund fick sitt svar flera hundra år före Kristus. Om man ser skepp närma

sig från långt ut till havs ser man alltid seglet först och sedan skrovet. Varför då? Kanske är jordens yta

krökt?

En av forntidens greker, Erathosthenes (ca 250 fkr), lyckades räkna ut jordens omkrets och diameter med

endast 2 % fel. (youtube, engelska, 6.41) eller tecknat (youtube, engelska, 2.41)

Med hjälp av denna information kunde den grekiske vetenskapsmannen Arstarchos räkna ut avstånd till

månen, solen och deras omkrets med några enkla matematiska knep.

Geocentrisk världsbild. (Allt kretsar runt jorden)

Tyvärr införde grekiska filosofer den geocentriska världsbilden som innebär att jorden är i centrum och

allting kretsar runt den. Filosofins logik ställde bland annat dessa frågor:

Om jorden rör sig i världsrymden varför känner vi ingen motvind?

Om solen är alltings centrum varför faller saker till jorden om man tappar dem och inte till solen?

Om jorden rör sig varför står då stjärnorna still?

Dessa argument kunde man då inte bemöta eftersom man inte hade några teleskop som kunde bevisa teorin

utan man fick lita sig på logik och sina sinnen. Idag har vi svaren, har du dem?

Detta ledde att vetenskapen föll tillbaka på den geocentriska världsbilden (jorden är alltings mitt) och detta

passade världens nya stormakt, kyrkan, alldeles utmärkt. Om nu gud var alltings skapare så skulle han

naturligtvis sätta jorden i centrum, något annat vore konstigt.

Dock gjorde det nya synsättet på astronomin att observationerna inte blev helt korrekta. Planeter har en

tendens att inte röra sig i raka linjer på natthimlen utan de åker lite fram och tillbaka. Detta löste man

(Ptolemaios) med hjälp av retrograder och epicykler. Man fick hyfsat korrekta resultat och det fick duga.

En film om detta (youtube, engelska 3 min)

Den heliocentriska världsbilden. (Allt kretsar runt solen)

Den heliocentriska världsbilden introduceras av ett gäng vetenskapsmän. Deras forskning genomfördes till

största del på 1500-talet. En kort sammanfattning:

Kopernicus (wiki): Den förste som offentligt utmanade den geocentriska världsbilden. Han skrev en bok

där han i sju punkter ganska korrekt beskrev universums natur. Boken blev förbjuden av den katolska

kyrkan och Kopernikus dog i samband med utgivningen, (år 1543) men hans idéer spreds sakta i Europa.

Tycho Brahe (wiki): Dansk playboy som brände 5% av Danmarks årsbudget på sin astronomiska forskning.

Han var duktig på att bygga teleskop och var en noggrann och systematiskt observatör. Det ledde till att han

hade mycket anteckningar (mätdata) kring vad som hände på himlavalvet.

Artikel: Tycho Brahe -Allt om vetenskap

Johannes Kepler (wiki): Han var Brahes sidekick (assistent) och använde hans mätdata (information) till sin

forskning. Kepler är känd för att han kom på tre "lagar" där han bland annat sa att planeterna rör sig i

ellipser och inte cirklar. Nu stämde observationerna bättre mot vad man förväntades se på natthimlen.

Galileo Galilei (wiki): Han kallas "vetenskapens fader" eftersom han hävdade att man skulle bevisa

hypoteser (gissningar) med noggranna observationer och experiment. Två sanningar kan inte motsäga

varandra. Han läste Kopernikus bok och byggde en egen kikare med 33 gånger förstoring. (Den billigaste

kikaren på Clas ohlsson har 160 gångers förstoring). Med den upptäckte han att månen har kratrar, att

Saturnus har ringar, solens fläckar och fyra av Jupiters månar. Hans bok (1610) blev bannlyst av kyrkan

och Galilei tvingas ta tillbaka allt han bevisat. Sedan blev det husarrest resten av livet.

Galileo Galilei -kort sammanfattning (youtube, engelska 2 min)

Om ni är bra på engelska är denna intressant (youtube, engelska, 4 min)

Efter hand blir kyrkan mer tolerant eftersom andra vetenskapsmän bekräftar Galileis undersökningar.

Newton(wiki): Bekräftar och bevisar Keplers lagar. Newtons lagar hjälpte till med att förklara händelser i

rymden, bland annat gravitation.

Artikel: Geniet Newton - populär historia

Artikel; Newton satsade på vetenskap -Allt om vetenskap

1900-talet. Har universum en gång skapats eller har det existerat för evigt?

På 1900-talet tar forskningen ytterligare ett språng framåt. Med hjälp av kraftigare teleskop upptäcker man

att solen ligger i en stor stjärnhop, en galax. (wiki galax). Man har också hittat en slags dubbelstjärnor

(cepheider) som beter på ett sätt så man kan beräkna avståndet till dem. Nu har man en måttstock för

rymden.

Albert Einstein(wiki): lade fram sin teori om den "allmänna relativiteten" (relativitetsteorin) vilken visar

sig stämma exakt med observationer i rymden. (bättre än Newtons som dock fungerar bra vid låga

hastigheter)

Vintergatan. Här bor vi någonstans.

Edwin Hubble (wiki): upptäckte att det ligger andra galaxer utanför vintergatan. Var och en består av

miljarder stjärnor precis som vår egen. Han upptäckte att alla galaxer är på väg ifrån oss

(med rödljusförskjutning). Han bevisade ett direkt förhållande mellan galaxens avstånd och dess fart. Ju

längre bort desto högre fart. Galaxerna accelererar från varandra. Om allt är på väg bort från varandra borde

allt ha varit i samma punkt från början. Nu börjar teorin om big bang formas.

Artikel: Frågor om galaxer

Tänk på att nuvarande världsbild är acentrisk, dvs att det inte finns något centrum i universum över huvud

taget: alla platser är likvärdiga, universum expanderar jämnt åt alla håll oavsett från vilken punkt man tittar.

Testa dig själv : Små söta frågor

2. Universums födelse

Big Bang kallas teorin om universums födelse. Allting började från en punkt, en singularitet, där all massa

var samlad. Utför denna fanns ingenting. Av någon anledning exploderade den vilket ledde till universum

expanderade och massa spreds ut i rymden. Detta skedde ungefär för 13,7 miljarder år (13700 miljoner år).

I början var universum extremt varmt så inga atomer kunde existera. Allt var bara en ursoppa.

Efterhand, när universum expanderade och materian spreds, svalnade universum och atomer kunde

bildas. Fortfarande består universum (den synliga materian man känner till) till 99 % av de lätta

grundämnena väte (atomnummer 1) och helium (atomnummer 2) från denna tid.

Hemsida : Mer om bigbang. Intressanta bilder.

Artikel: Hur gammalt är universum?

Observera att Big Bang inte utspelade sig i ett redan existerande universum "rum" utan universum är

resultat av expansionen. Jämför universum med en ballong. Ballongen är det yttersta på universum. Blåser

du upp ballongen vidgas den och det motsvarande som universum gör.

Film (youtube, textad engelska 6min)

Artikel: 8 vanliga missförstånd om Big bang- Allt om vetenskap

Artikel: Historien om hur Big Bang triumferade. - Allt om vetenskap

Man kan fortfarande höra ekot av denna explosion genom bakgrundsstrålning. Bakgrundsstrålning är

elektromagnetisk strålning som inte kommer från någon stjärna eller annan himlakropp. Slå på en radio

mellan två stationer så hör du brus. En liten del av detta brus är ekot av big bang.

Universum expanderar fortfarande och det i högre och högre hastighet. Den innebär att universum blir

kallare och kallare. (Det är ganska kallt redan, 3 grader över absoluta nollpunkten).

Vad allt i universum består av vet man inte riktigt. Man kan se på himlakroppars rörelse att det finns

mycket man inte känner till. Dessa saker är:

4% - Synlig materia t ex grundämnen i stjärnor och planeter som beräknas finnas i universum

23% Mörk materia. Har man ingen aning om vad det är men måste finnas om beräkningarna ska stämma

73% - Mörk energi. Den kraft som man tror gör att galaxer rör sig från varandra. Man vet inte vad det är

heller.

Fråga: Vad är mörk materia och mörk energi?

Fråga: Har universum ett slut eller är det oändligt?

Testa dig själv : Små söta frågor

Solsystemet + vad som finns här.

Vårt solsystem ligger i galaxen vintergatan. En galax är en stor samling stjärnor. Numera består

solsystemet av en medelstor stjärna och åtta planeter. Planeternas gamla komihåg-ramsa låter idag kanske

lite avhuggen: Mamma Vattnar Jorden Medan Jag Sätter Ut Nya (Plantor). Pluto räknas idag som en

dvärgplanet och Sedna (den tionde planeten som inte var en planet) är idag ganska bortglömd. (beslutet ,

engelska) Det fyra första planeterna är mindre stenplaneter och de andra är gigantiska gasplaneter.

Merkurius: Merkurius är ungefär lika stor som vår måne och har ingen atmosfär. Den liknar vår måne till

utseendet också. Temperatur? Varmt på dagen(420 grader) och kallt på natten(minus 180 grader. )

Venus: Kallas morgon- eller aftonstjärnan eftersom den brukar synas kring soluppgång och solnedgång.

Det är en planet, helt garanterat. Venus är ungefär lika stor som jorden men har en atmosfär av koldioxid så

det är inte så trevligt att vara där. Dessutom är det 750 grader varmt och planeten har moln av svavelsyra.

Åk inte dit helt enkelt.

Jorden: Den enda planeten som har de riktiga förutsättningar för liv. Jorden ligger i den beboeliga zonen

(för människor). Bra temperatur, rikligt med vatten och det finns grundämnet kol som är optimalt för

byggandet av organismer. Jorden har en atmosfär som skyddar oss mot mycket otrevligt i rymden.

Atmosfären sträcker sig 10 mil upp sedan börjar rymden. Ungefär som mellan Stockholm och Eskilstuna

alltså. En jumbojet flyger på ungefär en 1 mils höjd.

Mars: Är hälften så stor som jorden. Ytan innehåller mycket kemiska föreningar med järn i, som oxiderat

(rostat). Därför är den röd. Nu har man kanske hittat spår av vatten på mars och man letar intensivt efter liv

där, utdött eller levande. Vill du åka dit? Ta chansen men fråga dina föräldrar först. Bilder på mars från

NASA

Forskare kanske har hittat vatten på mars - DN

Jupiter: Den största gasplaneten och väger mer än de övriga tillsammans. På natten är det bara månen som

lyser starkare än Jupiter. Den har dessutom många månar och du kan se fyra av dem med kikare. Den

snurrar väldigt snabbt runt sin axel och har ett starkt magnetfält.

Saturnus, Uranus och Neptunus är rätt lika. De är stora gasplaneter som har månar, består av väte och

helium och de har ringar. Saturnus har blivit mest kändis av de tre, på grund av sina ringar.

Solen: Det är en medelstor stjärna. Den är drygt 100 gånger större än jorden och dess massa är 98 procent

av solsystemets totala massa. Den är ca 5 miljarder år gammal och förväntas leva lika länge till.

Fråga: Vad är en måne egentligen? Nasa har svårt att bestämma sig.

Fråga: Is Earth really a planet?

Artikel. Vår sol, en stjärnornas medelsvensson

Artikel: Tyche-solsystemets nionde planet

Testa dig själv : Små söta frågor

En stjärnas liv

Födelse:

I rymden finns mycket små mängder av olika molekyler. Densiteten är så låg att den nästan inte går att

mäta. Gravitationen kommer dra ihop detta interstellära (inter=mellan, stellär= stjärna) damm till en

dammtuss förr eller senare, ungefär som under din säng. Detta moln kallas för nebulosa (se nedan). Det

packas tätare och tätare och tillslut kommer värmen av all rörelse bli så hög att fusion startar. Tada! en

stjärna är född. Fusion är en process när två väteatomer slås ihop till en heliumatom. Heliumatomen väger

mindre än väteatomen. Den försvunna vikten har blivit mängder av energi (E=m*c2). (youtube, engelska,

6min). Nebulosor kan vara väldigt stora och det kan vara lite som en stjärnfabrik.

Levnad:

Tumregeln är att ju större stjärna desto kortare livslängd. Så länge det finns väte kvar är allt frid och fröjd.

Vår sol består av 75% väte och resten helium.

Stjärnor kan ha lite olika färg, röd, gul, blå, och vit. Det beror på vilken temperatur stjärnan har på ytan.

Vår sol är 6000 grader på ytan. Röd är svalast och blå varmast. Skalan är i samma ordning som regnbågens

färger.

Detta är ett Hr-diagram där man kan se olika typer av stjärnor. Vilka färger de har, storlek och ljusstyrka.

Hur man delar in stjärnor (klassifieringen) står högst upp. O, B, A, F, G, K, M (Oh, Be A Fine Guy, Kiss

Me)

Intressanta saker på solen:

Solfläckar = kallare delar (bara 4000 grader) som orsakas av solens magnetfält. De syns som svarta fläckar

på solen. Man tror de påverkat klimatet (och istiden) på jorden. Vad är solfläckar -illustrerad vetenskap)

Protuberanser = Stora moln med gas som slungas ut från solens yta. De uppstår också på grund av solens

magnetfält.

Solvind = Kallas också plasmavind. Det är protoner och elektroner som kastas ut från solen ut genom

solsystemet. Solvinden kan ge störa radiokommunikation på jorden. Den ger också upphov till norrsken när

den kommer in till jordens magnetfält. På bilden nedan ser man solvinden och hur jordens magnetfält

skyddar oss. Såhär uppstår norrsken.(Polarsken Wiki) , (youtube 2 min)

Stjärnors död:

Dödskampen är olika beroende på solens storlek.

Liten-/Mellan stjärna likt vår sol: När bränslet (väte) börjar ta slut så sväller den till en röd jätte (under

några miljoner år). När bränslet är helt slut krymper den samman till en vit dvärg. Att stjärnan lyser, trots

att bränslet är slut, beror på att det blir mycket varmt när stjärnan dras samman. Atomerna i stjärnan

knuffas och trängs så att det till slut blir så varmt att stjärnan sänder ut ljus. Väteatomer har i denna process

delvis omvandlats till tyngre grundämnen. Den vita dvärgen är mycket mer kompakt och har mycket hög

densitet.

När sammandragningen är klar syns den inte längre. Den har blivit en svart dvärg.

Om det är en jättestjärna så sväller den till en superjätte och sedan exploderar den. Händelsen kallas

supernova. De innersta delarna dras samman och bildar en neutronstjärna resten kastas ut i rymden. En

neutronstjärna, består bara av neutroner och har ofantligt hög densitet.

En jättestjärna kan kollapsa så ett svart hål uppstår. Ett svart hål är någonting där gravitationen är så hög att

inte ens ljuset kan ta sig därifrån. Man tror det finns enorma svarta hål i centrum av galaxer. Svarta hål

slukar saker på grund av sin stora gravitation.

Stjärnors födelse, levnad och död ger upphov till nya grundämnen. I universums barndom fanns inga

atomer, bara en plasma med partiklar. Sedan kom de enkla grundämnena. I solens fusion uppstår nya

grundämnen och vid dess död uppstår andra och framförallt sprids de. Tyngre grundämnen bildas i döende

stjärnor. Jordens stora mängd olika grundämnen är ett extremt undantag om man ser på andra himlakroppar

i rymden.

Vår sol är troligtvis född ur en tidigare exploderat stjärna som med tiden blivit nebulosa. Nebolusan är ett

moln, som en roterande skiva, där det till slut tänds en sol i mitten. Solens strålning blåste iväg de lätta

grundämnena och de tyngre blev kvar närmare solen. Därför är de fyra första planeterna, som kallas

stenplaneterna, små och gjorda av många tunga grundämnen. De fyra längst bort, gasplaneterna, innehåller

mest väte och helium.

Vilken är din landskapsstjärna?

Film: Birth, life, and death of a star (youtube, engelska 3 min)

Testa dig själv : Små söta frågor

Andra himlakroppar i rymden

Komet: En himlakropp (föremål i rymden) som rör sig runt eller i närheten av vår sol. Banan är avlång så

man ser den bara i bland. Den kan beskrivas som en smutsig snöboll. Den består av grus och is och frusen

metan, koldioxid och ammoniak. På grund av solens solvind, vind av protoner och elektroner, får kometen

en svans som har en riktning bort från solen. Kända kometer; Halleys komet (youtube 2min) som kommer

var 76 år och Hale -Bopp. Fråga: Varifrån kommer isen i kometen?

Asteroid, liten himlakropp i omloppsbana runt solen. Den är större än en meteoroid. Gränsen mellan

asteroid och meteoroid är lite luddig.

Fråga : Kan man falla av en asteroid?

Meteoroid är smågrus i rymden och de finns i storlek från sandkorn till klippblock på tio meter eller mer.

(Det finns också ännu mindre kroppar, men de kallas ofta istället för interplanetärt stoft). Om

meteoriden kommit in i jorden atmosfär kallas den meteor och om den kraschar på jorden, meteorit.

Nebulosa, Utspritt väte och helium som klumpat ihop sig till ett gasmoln. Ur dessa föds stjärnor. Här finns

fler fina bilder.

Gammablixt, Våldsammaste fenomenet i universum. Det är en enorm mängd gammastrålning som sänds ut

i samband med en supernova.

Röd dvärg, är en typ av stjärna som gör slut på sitt bränsle långsamt och därför blir otroligt gamla.

Testa dig själv : Små söta frågor

Att undersöka rymden – Avstånd

Börja med en snygg rymdresa (youtube 6min)

Man mäter avstånd i rymden genom att använda ljusår.

Ljusets hastighet är 300 000 km/s. Ett ljusår är hur långt ljusets färdas på ett år. På ett år finns det så här

många sekunder: 365 dagar * 24 timmar * 60minuter * 60 sekunder. 365*24*60*60 sekunder. = 31536000

sekunder. Varje sekund färdas ljuset 300 000 km. Ett ljusår = 31536000 *300 000 = rätt många km. En

annan enhet för att mäta avstånd i rymden är Parsec (Pc). 1 parsec = 3,26 ljusår.

Fråga: Hur fort går ljuset?

Avståndet mellan solen och jorden är 8 ljusminuter. Vår närmsta grannstjärna ligger ungefär 4,5 ljusår bort.

Dit skulle det ta 76000 år att åka dit med det snabbaste vi har på jorden idag.

Att se på stjärnhimlen är som att titta bakåt i historien. Om du ser på polstjärnan så har det ljuset färdats i

780 år. Ljuset du ser är alltså 780 år gammalt och stjärnan som sände ut ljuset kanske inte existerar längre

(mindre troligt).

Vårt solsystem tillhör galaxen vintergatan. Den består av 200-400 miljarder stjärnor varav många säkert har

ett solsystem med planeter. Vintergatan är 100 000 ljusår långt och 10 000 ljusår tjockt. Galaxen roterar

runt sitt centrum och ett varv kallas galaktiskt år (226 miljoner år). Vi bor ute i kanten ungefär 28000 ljusår

från mitten.

Det finns mer än 100 miljarder galaxer. Hubble delade in dem i dessa olika typer:

Elliptiska galaxer, De ser ut som amerikanska fotbollar. De beskrivs från E0 som är rund till E7 som är

mest avlång.

Spiralgalaxer t. ex. En närmsta granne, andromedagalaxen har denna form. Betecknas Sa till Sd beroende

hur tätt spiralarmarna är lindade och hur starkt deras centrum är.

Stavspiralgalax Vår galax är en sådan. De betecknas SBa till SBd. Skillnaden från föregående kategori är

att denna har ett avlångt centrum.

Oregelbundna galaxer Våra granngalaxer, lilla och stora magellanska molnen, tillhör denna grupp.

Betecknas Irr (Irregular)

Liv i rymden / Exoplaneter

Det har alltid funnits en längtan att hitta annat liv i rymden. I USA har SETI letat liv under 1900-talet

På jorden finns det bakterier som överlever de mest extrema förhållanden. Det finns också bakterier som

inte behöver syre. Detta använder forskare som argument för att försöka hitta liv på andra extrema platser t

ex en av jupiters månar, europa.

Forskare har idag kommit fram till att andra solar har planeter och man har hittat en mängd sådana planeter

som kallas exoplaneter. Man försöker hitta en så jordlik planet som möjligt men tyvärr kommer det bli

svårt att åka dit på grund av avståndet.

Ufo-klubben har redan hittat en mängd utomjordligt liv. Dock lite svårbevisat.

Voyager 1 lämnade solsystemet 2013 (youtube, engelska, 5,04)

Artikel: Varför är det aldrig någon som hör av sig?

Artikel: Gott om jordlika planeter i galaxen.

DN - Forskare säger sig ha funnit organismer från rymden.

Universums död

Hur det hela kommer att sluta är det ingen som vet. Här är några förslag:

The big chill: En teori säger att universum kommer att expandera i all oändligt helt och bli kallare och

kallare. Till slut slocknar alla stjärnor och allt blir dött.

The big crunch: En annan teori att gravitationen fungerar som en gummisnodd. Till slut kommer galaxerna

sluta att röra sig från varandra utan istället vända om och röra sig mot den gemensamma punkten igen.

The big rip: Det kollapsar och slits isär på något sätt.

Artikel : Universums undergång - Allt om vetenskap.

Film : Death of universe (youtube 3min engelska)

Stjärnbilder /astrologi.

Olika kulturer har haft olika uppsättningar stjärnbilder. Nu börjar de flesta människor på jorden använda

den västerländska varianten. Det finns 88 stjärnbilder. Vissa kan man bara se från det norra halvklotet och

andra från det södra. På norra halvklotet har många namn kommit från den grekiska mytologin medan på

södra har de namn som sextanten, kikaren, kompassen m.m

På Tycho Brahe-observatoriet kan du ut och resa i rymden. Kolla här.

Astrologi är ingen vetenskap. Den stämmer inget vidare heller eftersom du bör vara född i Grekland för två

tusen år sedan om du ska födas i rätt stjärntecken.

Polstjärnan - är bra att hålla reda på eftersom den alltid pekar mot norr (jordens rotations axel pekar mot

den). Den ligger en bit ovanför Karlavagnen.

Sirius. Den ljusstarkaste stjärnan på norra halvklotet. Det ligger näst längst bort av våra grannstjärnor (9

ljusår)

Betelguese - En av de största stjärnorna som upptäckts. En gigant, helt enkelt. Den ligger i Orions bälte.

Vill du veta mer: En sida av en amatörastronom. Här står det mesta.

Testa dig själv : Små söta frågor

Rymdforskning - bara om du är nyfiken (Överkurs)

Kul hemsida för dig som vill hänga med i astronomi: Rymdkanalen

Månfärder

Hubbleteleskopet -Mycket rymdbilder här.

Historian bakom hubble-teleskopet.

Mars undersöks ständigt. Flera olika robotar har skickats till mars. Den senaste, Curiosity Rover, kan man

följa från Nasas hemsida. Vad gör den där? Letar efter liv så klart.

Artikel : Teleskopets historia - populär historia.