Gå til hovedindhold

Den usynlige bakke

Engagerede børn til Science i Forum 2016 - Foto: Sanne Vils Axelsen ©Astra

I dette forsøg skal du på detektivjagt efter en teori. Du bliver præsenteret for en dåse, der, når den bliver lagt ned og trillet hen langs et bord, triller tilbage igen til udgangspunktet. Og den bliver ved med at komme tilbage, ligegyldigt hvor mange gange du skubber den af sted. Næsten som hvis du trillede den op ad en bakke, og den kom tilbage igen af sig selv.
 

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges i forsøget

En dåse er teknisk udstyr. Dåsen blev patenteret i 1810 og er siden blevet brugt til langtidsopbevaring af mad. Den har fordele over glas og plastik, da dåsen skærmer indhold for sollys og er mere robust.

En tændstik er teknisk udstyr. Den første tændstik kunne tændes ved at stryge den mod hvilken som helst overflade. Den nuværende tændstik kræver dog man stryger den mod en bestemt kemisk substans for antænding. Læs mere om tændstikkens historie her.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv at trille dåsen i forskellige afstande. Din variabel er afstanden du triller dåsen.

Prøv at trille dåsen på underlag med forskellig hældning. Din variabel er hældningen.


Vejledning til forsøget


VIGTIGT - læs dette sikkerhedsafsnit inden du går i gang

Kan udføres af børn alene. Hvis eleverne selv skal lave opstillingen, skal man dog være opmærksom på at der evt. skal slås to huller i en metaldåse, hvilket gøres med f.eks. et stort søm og en hammer, og evt. på forhånd.

Materialer du skal bruge

  • En dåse med låg. Det kan f.eks. være et overskåret plakatrør, en tedåse eller en metaldåse.
  • Postelastikker
  • Tændstikker eller papirklips
  • Et lod af en slags. Noget kompakt og tungt. F.eks. batterier eller mønter

Aktivitetsvejledning

  1. Se videoen her på siden
  2. Prik to huller i begge låg (eller låg og bund). Det er vigtigt at hullet sidder midt i top og bund af dåsen. 
  3. Afhængigt af størrelsen på dåsen og vægten af dit lod hænger du mellem to og 10 postelastikker på tværs i dåsen. Du gør det ved først at presse elastikkernes ene ende samlet gennem det ene hul og sætte en tændstik eller papirklips på tværs, så de er fanget. Herefter sætter du låget på dåsen, strækker elastikkerne ud af dåsen og sætter dem tilsvarende fast i den anden ende af dåsen i det andet låg. Se tegningen! (Tal refererer til materialelisten).

  1. Nu er din dåse færdig. Tril dåsen hen over et bord eller et gulv og observer, hvad der sker.

Hvis du har problemer, så se her:

Loddet skraber mod bunden når dåsen triller
Dåsen mister energi i form at varme, og den kommer ikke helt tilbage igen, når den skraber mod indersiden. Du undgår dette ved enten at stramme elastikken (den kan næsten ikke blive for stram) eller ved at sørge for, at loddet ikke hænger for langt ned fra elastikken og dermed fra centrum af dåsen.

Jeg har ingen postelastikker
Fint! Prøv med at binde flere almindelige elastikker sammen til en stor post-elastik. Det virker også fint. Bare sørg for at elastikken kan blive snoet op, når dåsen drejer rundt.

Dåsen skrider hen over bordet eller gulvet i stedet for at trille
Der er for lidt friktion mellem dåsen og underlaget. Det kan gøre det sværere at få dåsen til at trille helt tilbage. Prøv at spænde elastikker rundt om dåsen, så den får bedre fat om underlaget.

Se filmen om forsøget her:

Og en lang version:


Dataopsamling

Prøv at svare på følgende spørgsmål:

  • Tror du det koster energi eller udløser energi at køre op af en bakke? 
  • I nogle biler kan man lagre bremseenergien. Hvad betyder det?
  • Har det nogen betydning hvor hårdt du skubber til dåsen?
  • Kan du få dåsen til at trille op ad bakke med kun et meget lille skub?
  • Prøv eventuelt at lave en bod, hvor du demonstrerer forsøget for nogen, der ikke har været med til at lave dåsen, og se om de kan regne ud, hvad der sker inden i den.

Faglig forklaring

Når dåsen triller til en af siderne, vil elastikken blive viklet omkring sig selv, fordi loddet hele tiden holder den ene side af elastikken ned. Elastikken bliver derfor strammet op. Har man prøvet at skyde en elastik af mellem fingrene, ved man, at elastikken skal være strammet op, før den kan flyve nogen steder hen. Jo strammere den er, jo længere kan den flyve. Man siger, at elastikkens potentielle energi (den "gemte" energi) stiger, når man spænder den ud. Den potentielle energi kan blive til kinetisk energi (bevægelsesenergi), hvis man overlader elastikken til sig selv. Det er det samme, der sker inde i dåsen. Elastikkens potentielle energi stiger, fordi dåsen triller og spænder elastikken op. Hvis dåsen bliver overladt til sig selv, vil den trille tilbage.

Giver man en dåse et skub op ad en bakke, ser man faktisk det samme. Skubbet er det samme som at overføre kinetisk energi til dåsen. Da dåsen mister fart på vej op af bakken, mister dåsen sin kinetiske energi. På et tidspunkt har dåsen ikke mere fart på. Men energien er faktisk ikke mistet. Den er bare gemt, for den er omdannet fra kinetisk energi til potentiel energi. Den vil derfor trille tilbage og på sin vej omdanne den potentielle energi til kinetisk energi igen.

Dåsens kinetiske energi og dens potentielle energi kaldes sammenlagt for den "mekaniske energi". Den vil være konstant, medmindre man påvirker dåsen udefra. Systemet kan kun miste energi i form af friktionsvarme til omgivelserne. Derfor vil den potentielle energi i den opspændte elastik være lig med den kinetiske energi for dåsen, når den triller hurtigst.

Et pendul er måske et mere overskueligt eksempel på mekanisk energi. Pendulet svinger mellem at have maksimal potentiel energi, mens det befinder sig ved sin maksimale højde, og mellem at have maksimal kinetisk energi, mens pendulet befinder sig så lavt som muligt i sin svingning. På toppen er den kinetiske energi lig nul, mens den potentielle energi er lig nul ved bunden af svingningen. Se også "Lær at tale matematiksprog med penduler".