Nogle stoffer holder bedre på varmen end andre, og det betyder også, at det tager længere tid at opvarme dem. Undersøg begrebet varmekapacitet.
I dette forsøg skal vi undersøge, hvordan acceleration påvirker tings vægt. Vi vil forsøge at finde ud af, om en helt almindelig gynge på en legeplads kan bruges til at lave frit fald – og altså vægtløshed?
Ofte kan man finde gamle badevægte på loppemarkeder, hos marskandisere og i genbrugsforretninger. Søg på ”mekanisk badevægt” for at finde forhandlere af nye vægte. Nogle digitale vægte kan bruges, men nogle typer ”låser” den registrerede vægt efter nogle sekunder og kan derfor ikke bruges.
Hvis man vil lave datalogning, kan der købes kraftmålere til både Pasco og Vernier. Se på frederiksen.eu og skolebutik.dk
Det er en god ide at filme badevægtens skala under forsøget. Man kan filme med en mobiltelefon, actionkamera eller lignende. Hvis ens mobil eller kamera kan optage i slowmotion, kan det være en fordel, da skalaen bevæger sig rimeligt meget på kort tid.
Hvis man har adgang til en elevator, kan man lave forsøget dér. Her kan man stille sig på badevægten eller stille noget tungt (en spand med vand eller sand, en sten eller flise) på vægten. Også her kan det være en fordel at filme skalaen på badevægten.
Prøv at svare på følgende spørgsmål:
Jordens tyngdekraft trækker altid i os. Det er tyngdekraften, der får gyngen til at hænge nedad, når den står stille. Når man sætter fart i gyngen, svinger den ud til siden, men tyngdekraften vil hele tiden trække den tilbage mod udgangspunktet.
Når gyngen svinger, vil man mærke, at man bliver trykket mod sædet. Det skyldes både tyngdekraften og centrifugalkraften.
Når gyngen er i yderpunkterne, er hastigheden 0, og et kort øjeblik derefter falder både forsøgspersonen og gyngen tilbage mod udgangspunktet kun påvirket af tyngdekraften. I det korte øjeblik er man vægtløs. I praksis vil man dog sjældent se vægten falde helt til 0, da det kun er et meget kort øjeblik, man er vægtløs, og vægten ikke kan reagere så hurtigt.
Vægten af forsøgspersonen har selvfølgelig betydning for den målte vægt, når gyngen svinger, men forsøgspersonen vil være vægtløs i yderpunkterne uanset vægt.
For at få et større udsving, skal man have en højere fart. En højere fart vil samtidig give anledning til en større centrifugalkraft, hvorfor den højest målte vægt vil være større.
Den Internationale Rumstation ISS er også i frit fald mod Jorden. Den har dog så høj hastighed (ca. 28.000 km/t), at Jorden hele tiden kurver væk under den, men den er i frit fald, og derfor er den vægtløs. Dem ombord oplever også denne vægtløshed.
Men – selv om noget er i et vægtløst miljø, har det ikke mistet sin masse. Det kan man se ved, at hvis man i vægtløshed påvirker to ting med forskellig masse med den samme kraft, vil den med mindst masse accelerere kraftigst, mens den med mere masse vil accelereres mindre. Se fx video med Samantha Cristoforetti under links.
Forsøget er udviklet som en del af projektet ”Rumrejsen 2015”, der er et nationalt formidlingsprojekt i anledning af den danske astronaut Andreas Mogensens mission til den Internationale Rumstation i september 2015.
https://phet.colorado.edu/en/simulation/pendulum-lab
https://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park-basics
Video der viser forsøget lavet i en elevator:
Video der viser, hvordan man kan filme vand i frit fald:
https://www.youtube.com/watch?v=XB6rpZn9DPw
ESA-astronaut Samantha Cristoforetti demonstrerer acceleration m.m. i vægtløshed:
En vægt er en analog lav-teknologi. Vægten måler massen af en genstand. Måden afvejningen sker på kan eksempelvis være ved ligevægt af masser eller belastning af en fjeder. I svømmehaller kan du stadig finde badevægte af ældre modeller, hvor det er nemmere at gennemskue måden, der afvejes på.
Prøv at gynge i forskellige udsving.
Prøv at lade personer med forskellig vægt gynge.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.