Fall mot mjukt underlag vs. hårt underlag
Uppgiften jag behöver hjälp med:
Hur kan det komma sig att ett vinglas klarar ett fall mot en matta, men inte mot ett betonggolv? Motivera svaret ur ett fysikaliskt perspektiv.
Mina tankar är bara att mattan tar emot vinglaset på ett helt annat sätt än betonggolvet eftersom det är mycket mjukare. Mattan har ju mer "fjädring" än betongolvet... Ska man också tänka på hur atomer flyttar sig när föremålet rör vid det (eller inte rör sig hos betonggolvet)?
Jag läser till lärare för åk. 4-6 och nu pluggar jag inför en omtenta som jag har i augusti.
Jag tror det blir bra om man arbetar med begreppen acceleration, tid, impuls och kraft.
För att förklara varför betongen och mattan är olika får man gå in i deras molekylstruktur, men varför t.ex. betong är hårt tror jag inte jag kan förklara även om jag vet den kemiska sammansättningen (vilket jag inte gör, men det är nog nåt med kalcium).
Jag funderade vidare på den uppgiften och kom fram till detta. Låter det rätt? Då uteslöt jag molekyltänket.
Accelerationen har ändrats, det stämmer, men hur har den ändrats och hur påverkar det tiden och kraften?
Tiden det tar för vinglaset att landa har förlängts. Därför minskas kraften som glaset slår i mattan med?
Ja. Accelerationen blir mindre, kan du säga också (till beloppet, den är ju negativ).
Hej! Du kan också tänka att glaset har en viss potentiell energi i form av lägesenergi när du släpper den. Ett kortare fall innebär en lägre hastighet vid nedslag. Den kan bestämmas: Roten ur (2×g×h). När vinglaset slår i mattan kommer inte en lika stor del av lägesenergi omvandlas till rörelseenergi då hastigheten är lägre. Istället omvandlas energin dels till värme, lite lägesenergi och en liten potentiell energi hos mattan. När den slår i betong har den en högre rörelseenergi, mindre energi övergår till potentiell energi vilket ger en högre hastighet, detta beror dels pga höjdskillnaden och att betong är hårt. Nu får du resonera dig fram genom att använda impuls. Ps accelerationen ändra inte, den är konstant 9.82m/s i kvadrat. Skulle gärna vilja höra hur du och "Laugan" tänker när ni säger att accelerationen förändras?
Newtons andra lag ger dig en konstant kraft. Denna kommer vara lika stor i båda fallen då du har samma massa och samma acceleration så jag skulle säga att du utesluter den!
Eddaga84 skrev:Hej! Du kan också tänka att glaset har en viss potentiell energi i form av lägesenergi när du släpper den. Ett kortare fall innebär en lägre hastighet vid nedslag. Den kan bestämmas: Roten ur (2×g×h). När vinglaset slår i mattan kommer inte en lika stor del av lägesenergi omvandlas till rörelseenergi då hastigheten är lägre. Istället omvandlas energin dels till värme, lite lägesenergi och en liten potentiell energi hos mattan. När den slår i betong har den en högre rörelseenergi, mindre energi övergår till potentiell energi vilket ger en högre hastighet, detta beror dels pga höjdskillnaden och att betong är hårt. Nu får du resonera dig fram genom att använda impuls. Ps accelerationen ändra inte, den är konstant 9.82m/s i kvadrat. Skulle gärna vilja höra hur du och "Laugan" tänker när ni säger att accelerationen förändras?
Varför talar om du kortare fall? Man får anta att man släpper vinglaset från samma höjd i båda fallen, annars går det inte att dra några slutsatser.
En gummimatta är för det första högre då den oftast ligger på betongen. Om du inte vill ha med den delen kan du bara resonera som jag gjorde senare. Att det mer potentiell energi blir till rörelseenergi vid nedslag k betong. Tiden glaset är i kontakt med betong är betydligt kortare än gummi.
sandande120 skrev:
Mina tankar är bara att mattan tar emot vinglaset på ett helt annat sätt än betonggolvet eftersom det är mycket mjukare. Mattan har ju mer "fjädring" än betongolvet...
Din intuition är på rätt spår. Jag skulle förmodligen se det som så att betonggolvet inte kan absorbera lika mycket potentiell energi som mattan (tänk en fjäder och dess fjäderkonstant). Golvet är helt enkelt mycket styvare vilket gör att impulsen ges över mycket kort tid och således utsätts glaset för en mycket stor kraft.
Mattan däremot kan dels absorbera energi och dissipera det men kan även på grund av sin lägre styvhet ge impulsen över en längre tid vilket resulterar i lägre krafter på glaset. En annan effekt är att eftersom mattan inte är lika styv kommer kontaktarean mellan glas och matta öka vilket gör att spänningen minskar över tid och dissipationen blir mindre intensiv.
Detta är synonymt med en hög acceleration vilket ni också var inne på då ett glas minskar sin hastighet under väldigt kort.
Eddaga84 skrev:
Skulle gärna vilja höra hur du och "Laugan" tänker när ni säger att accelerationen förändras?
[...]
Newtons andra lag ger dig en konstant kraft. Denna kommer vara lika stor i båda fallen då du har samma massa och samma acceleration så jag skulle säga att du utesluter den!
Det är inte gravitationsaccelerationen som åsyftas utan accelerationen glaset utsätts för under stöten.
