Energiformer vid fritt fall

Energiformer vid fritt fall

From Algodoo

Jump to: navigation, search


Energiformer vid fritt fall

Language: Svenska
Description: Eleven ska utforska energiformer vid fritt fall.
Target: Key Stage 5
Category: Exercise
Discipline: Gravity, Energy, Work
Learning objectives:

Fysik 1a: Centralt innehåll inom "Energi och energiresurser"

- Arbete, effekt, potentiell energi och rörelseenergi för att beskriva olika energiformer: mekanisk (termisk, elektrisk och kemisk energi samt strålnings- och kärnenergi).

Centralt innehåll inom "Fysikens karaktär, arbetssätt och matematiska metoder":

- Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

-Avgränsning och studier av problem med hjälp av fysikaliska resonemang och matematisk modellering innefattande linjära ekvationer, potens- och exponentialekvationer, funktioner och grafer samt trigonometri och vektorer.

In class: Målet med uppgiften är att eleven ska ska fördjupa sina kunskaper kring rörelseenergi, lägesenergi och omvandlingen mellan dessa. Eleven ska även utveckla sina kunskaper om fritt fall och ha kännedom om olika energiformer under det fria fallet.

Denna uppgift är ganska styrd med en detaljerad instruktion. Eleverna utgår från en tom scen i Algodoo och skapar innehållet efter instruktioner. Förslagsvis arbetar eleverna i par och redovisar sitt arbete genom att svara på ett antal frågor under arbetets gång.

Steps in Algodoo


Vilken når marken först?

Rita två olika föremål och placera dem på samma höjd (låt underkanten av föremålen vara på samma höjd). Ge de två föremålen olika massa, t ex genom att ge dem olika material.


a) INNAN ni kör simuleringen, svara på den här frågan: Vilket av föremålen tror ni kommer att nå marken först vid ett fritt fall?


b) Kör simuleringen och svara på frågan: Vilket av föremålen föll först till marken? Stämmer resultatet mot vad ni trodde? Vilka faktorer tror ni påverkar ett fritt fall.



c) Slå av luftmotståndet och kör simuleringen igen. Gör det någon skillnad på resultatet?



d) Formulera en slutsats kring fritt fall med två föremål med olika massa.


Ni kan slå på luftmotståndet igen…
Energiformer01.PNG
Skärmdump på två föremål med olika massa, gummi och guld.


s-t-graf och lägesenergi

Använd cirkelverktyget och skapa en boll. Placera den på valfri höjd över marken.

a) Vilken höjd befinner sig bollen på? Använd graf-verktyget för att bestämma detta. Högerklicka på bollen och välj ”visa graf”. På x-axeln ska tiden visas och på y-axeln väljer ni ”position (y)”. Kör simuleringen och bestäm med hjälp av grafen bollens höjd. Varifrån på bollen tror ni att höjden räknas?


b) Ångra simuleringen och svara på följande fråga. INNAN ni kör simuleringen har bollen har ni en viss lägesenergi. Hur ser formeln för lägesenergi ut?


c) Räkna ut just er bolls lägesenergi.


d) Använd graf-verktyget igen och välj istället ”potentiell energi (summa)” på y-axeln. Stämmer ert värde på lägesenergin i den högsta punkten? (potentiell energi = lägesenergi)


e) Hur stor lägesenergi har bollen precis innan när den slår i marken? Varför är inte lägesenergin noll?
Energiformer04.PNG
s-t-graf över bollens fall. Höjden över marken räknas från mitten på bollen. potentiell energi-t-graf över bollens fall.


Lägesenergi vid studs

Studera lägesenergin hos er boll vid studsarna.

a) Hur högt når bollen efter en studs? Ange höjden i procent av släpphöjden.


b) Försök hitta ett material som ger högre studs. Vilket material väljer ni och hur förändras studshöjden?
Energiformer05.PNG
Studshöjd efter en studs med boll i standardmaterialet.


Rörelseenergi

När bollen faller fritt kommer dess hastighet öka och därmed även rörelseenergin.

a) Hur ser formeln för rörelseenergi ut?


b) Vad har er boll för hastighet precis innan den når marken? Använd graf-verktyget igen för att bestämma hastigheten. Räkna även ut hur stor rörelseenergi den har precis innan den slår i marken.


c) Kör simuleringen och titta på ”kinetisk energi (summa)”. Stämmer värdet med det ni räknade ut? Om inte, varför inte tror ni? (kinetisk energi = rörelseenergi)
Energiformer06.PNG
rörelseenergi-tid-graf. Tänk på att höjden räknas från mitten av bollen.


Samband mellan lägesenergi och rörelseenergi

Gör er boll väldigt liten i förhållande till fallhöjden. Slå även av luftmotståndet. Välj nu att visa både ”potentiell energi (summa)” och ”kinetisk energi (summa)” på y-axeln.

a) INNAN ni kör simuleringen, svara på följande fråga: Vilket samband tror ni att finns det mellan bollens lägesenergi och rörelseenergi vid ett fritt fall?


b) Kör simuleringen och studera lägesenergin vid den högsta punkten i förhållande till rörelseenergin precis innan bollen slår i marken. Kan ni nu formulera ett samband mellan de energiomvandlingar som sker vid fritt fall?
Energiformer07.PNG
Energiomvandling mellan lägesenergi och rörelseenergi vid fritt fall.


Slutsats

Målet med den här uppgiften var: Du ska fördjupa dina kunskaper kring rörelseenergi, lägesenergi och omvandlingen mellan dessa. Du ska även utveckla dina kunskaper om fritt fall och ha kännedom om olika energiformer under det fria fallet. Tycker du att du har nått målet i denna uppgift? Skriv så mycket du kan kring detta mål.