7.1 De fire naturkræfter i universet


7.1.1 Stærke og svage kernekræfter

De stærke og svage kernekræfter virker begge to i atomkernerne.

stærke svage kerne

Det er den stærke kernekraft, der holder kernen samlet og gør kernen stabil.

Kernekræfter

Kernekræfter


7.1.2 Elektromagnetiske kræfter

Elektromagnetiske kræfter virker mellem partikler, der har ladning. De negative elektroner holdes på plads i atomet, idet de tiltrækkes af den positive kerne.

Her ser du et heliumatom med 2 protoner og 2 neutroner i kernen. Udenom kernen er der 2 elektroner. Alle nukleoner tiltrækker hinanden med stærke kernekræfter. Det er de stærke og svage kernekræfter, der får kernen til at hænge sammen.

De to gule elektroner holdes fast af de elektromagnetiske kræfter.

Vi oplever de elektromagnetiske kræfter i forbindelse med magnetisme. Elektronerne i magnetiske stoffer laver elektromagnetiske kræfter. Det gør de, fordi de hele tiden er i bevægelse og spinner ensrettet rundt. Så magnetisme opstår altså når ladninger er i bevægelse, og magnetisme er elektromagnetiske kræfter.

Magnetisme er elektromagnetiske kræfter

Magnetisme er elektromagnetiske kræfter


Tiltrækning og frastødning



MagnetismeElektroLosseplads

Man bruger elektromagneter til at flytte metaldele på skrotpladser.


7.1.3 Tyngdekraft

Tyngdekraften får masse til at tiltrække masse, og virker mellem alle partikler, der har en masse. Tyngdekraften er den svageste kraft af de fire naturkræfter, så der skal en stor masse til, før man kan mærke den.

Tyngdekraft og universet

Tyngdekraft og universet

Tyngdekraften mærker vi hele tiden, når masse tiltrækker masse.

Vi trækker i Jorden og Jorden trækker i os. Det er tyngdekraften, der holder Jorden sammen, det er tyngdekraften, der gør, at Jorden er rund, og at den bevæger sig rundt om Solen. Det er også tyngdekraften, der fastholder atmosfæren, så vi kan leve her på Jorden.

Tyngdekraftens proportionalitet

Tyngdekraftens proportionalitet


Tyngdekraften er proportional med massen. Det betyder, at jo tungere du er, jo større er den tyngdekraft der påvirker dig.

På Jorden er tyngdeaccelerationen anderledes end på Månen. På Jorden beregnes tyngdekraften som:


Aktivitet: Kræfter du kender.

I skal arbejde i par eller grupper. Diskuter, i hvilke situationer I oplever kræfter i hverdagen. Beskriv situationerne og de kræfter, der påvirker i situationen. Skriv ned, men udtryk jer præcist og eventuelt ved hjælp af en tegning. Prøve at identificere, hvilken type kraft I oplever.
Gå sammen med en anden gruppe, fremlæg jeres resultater overfor hinanden.



Aktivitet: Tyngdekraft.

Prøv at udføre forsøget forklaret i videoen nedenfor. Bagefter skal I bestemme en værdi for tyngdeaccelerationen, g, ved at tegne en graf i et koordinatsystem.

Vejledning til øvesen der viser sammenhængen mellem tyngdekraft og masse

Vejledning til aktivitet: Tyngdekraft, der viser sammenhængen mellem tyngdekraft og masse

I følgende video gennemføres forsøget og forsøgsdata vises. Hvis du ikke selv har mulighed for at gennemfør forsøget, kan du bruge forsøgsdata herfra og selv tegne grafen.

Tyngdekraft

 Aktivitet: Tyngdekraft


7.1.4 Fire kræfter, forskellig styrke

Styrkeforholdet mellem naturkræfter

Styrkeforholdet mellem naturkræfter

7.1.5 Masse og tyngdekraft

Vi er vant til at forholde os til, hvad ting i den virkelige verden vejer noget. Vi siger at ting har masse. Vi måler masse i enheden kilogram (kg).

Masse er en egenskab ved stof

Masse er en egenskab ved stof


Masse og vægt

Masse og vægt

Masse er i virkeligheden en egenskab, som stof har. For en genstand, som har masse, gælder overordnet at:

1. – genstanden påvirkes af en tyngdekraft. Det skyldes, at masse tiltrækker masse; Jordens masse trækker i os, og vores masse trækker i Jorden.

2. – det kræver en kraft at accelerere genstanden. At accelerere betyder, at man ændrer sin fart.

Fysikeren vil kalde førstnævnte for gravitationel masse og sidstnævnte for inertiel masse.

7.1.6 Definition af acceleration

En genstand, der falder, er påvirket af tyngdekraften, hvilket betyder, at den accelererer. Uden luftmodstand vil genstandens lodrette acceleration have størrelsen g=9,82 m/s².

Definition af acceleration

Definition af acceleration

Man accelerer, når man ændrer sin hastighed. Du kender følelsen, når man “gasser op” i et lys-kryds efter at have holdt stille, eller når flyvemaskinen accelererer, lige før den letter. Man bliver trykket tilbage i sædet. Flyvemaskinen kører hele tiden hurtigere og hurtigere og hurtigere – den accelererer.

Undervej på flyveturen bliver du imidlertid ikke presset tilbage i sædet. Det er fordi accelerationen er 0, og hastigheden er konstant.

Når man bremser, er accelerationen negativ.

7.1.7 Naturloves opdagelse


Galileo og Aristoteles

Galileo og Aristoteles

Selv om vi finder det helt naturligt at beskrive tyngdekraften, har det ikke altid været sådan. For 2000 år siden, beskrev den græske filosof Aristoteles, hvordan tungere ting faldt hurtigere end lette ting. Den lov stod i næsten to årtusinder, indtil Galilei i starten af 1600-tallet viste, at alle ting falder lige hurtigt, hvis der ikke er luftmodstand.


Aktivitet: Faldforsøg.

Undersøg, hvordan forskellige ting falder. Brug både store og små ting.

Du skal prøve at arbejde naturvidenskabeligt, og dermed kun ændre én parameter ad gangen. Hvis du lader en stor sten og en lille sten falde sammen, så skal du i næste forsøg fastholde den ene og kun udskifte den anden.

Prøv, at lade en ballon og en sten falde ved siden af hinanden, og forklar hvorfor de falder forskelligt.


En hyldest til Galileo

Galileo Galilei var én af de første videnskabsmænd, der arbejdede ved anvendelse af den naturvidenskabelig metode.

Galileo Galilei (1564-1642)

             Galileo Galilei (1564-1642)

Galilei er blandt andet kendt fra sine fald-forsøg fra det skæve tårn i Pisa. Galileo fastslog, at genstande der falder uden luftmodstad falder lige hurtigt uanset hvad de vejer. Derfor var det en hyldest til Galileo, da David Scott i 1971 udførte forsøget med en hammer og en fjer på Månen.

Frit fald på Månen

Frit fald på Månen

NASA (National Aeronautics & Space Administration) udførte forsøget med fjer og en bowlingkugle i deres vakuumkammer.

KraftogBevægelseBowlingFjerFald


Hvad ved du om kræfter?


Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan undersøge sammenhænge mellem kræfter og bevægelse.
  • Eleven kan mundtligt og skriftligt udtrykke sig præcist og nuanceret ved brug af fagord og begreber.

Vidensmål

  • Eleven har viden om kræfter og bevægelse.
  • Eleven har viden om processer i udvikling af naturvidenskabelig erkendelse.