lu.se

Nationellt resurscentrum för fysik

Institutionen för Fysik, Lunds universitet

Denna sida på svenska This page in English

Himmelskibet

 
  • Antal gungor: 12st (med 2 platser i varje)
  • Stjärnans diameter: 14 m
  • Kedjornas längd: 8 m
  • Varv/minut: 10 
  • Maxfart vertikalt: 2.25m/s
 
 

På plats

  1. Observera Himmelskibet när det börjar röra sig. Vilka faktorer påverkar kedjornas vinkel mot tornet?
  2. Hur tror du att vinkeln påverkas av antal personer (0, 1, 2) som sitter i gungan?

Före (eller efter) besöket:

  1. De krafter som verkar på gungan är dels tyngdkraften, mg, dels kraften, T, från kedjan, i kedjans riktning. Använd denna information för att rita ett s.k. fri-kroppsdiagam (där man "frilägger" kroppen och de krafter som verkar på den).
  2. Hur stor acceleration upplever den som åker under turens olika delar
  3. Grafen nedan visar beräknade resultat för g-kraft, radie och omloppstid för olika vinklar på kedjorna. Hur snabbt måste gungorna röra sig för att få den acceleration som svarar mot 10 varv/minut (dvs 1 varv på 6 sekunder)?

    Läs mer om fysiken i Eclipse/Himmelskibet i en artikel från LMNT-nytt 2010 och en längre artikel i Physics Education 51 015014, 2016. (Se också version på svenska

    Att vinkeln är densamma för gungor med 0, 1, eller 2 personer är en miniatyrversion av ett klassiskt experiment av Eötvös. Det illustrerar den s.k. "ekvivalens principen", dvs att den "tunga massan" (i m g) iär densamma som i den tröga massan  (i m a). I fallet med gungorna i Eclipse, så ges vinkeln av arctan (m|a|/m|g|) = arctan (|a/g|), som är oberorende av massan. m 

    Ekvivalensprincipen illustrerades också i det legendariska experimentet av Galileo Galilei, där två kanonkulor med olika storlek fick falla från Lutande tornet i Pisa. Mycket senare inspirerade ekvivalensprincipen Albert Einstein till den allmänna relativitetsteorin.  Läs mer.


    Hur långt kan man se från högsta punkten? Skulle man kunna se Malmö? Ven? Roskilde? Helsingör?

    Hur långt är det till horisonten om man är 80 m.ö.h.? Använd Pythagoras sats, med R=Jordens radie, D=avståndet till horisonten och h=höjd över havet. Detta ger (R+h)2=R2 + D2. Eftersom h är mycket mindre än R kan i försumma h2 och får 2Rh ≈ D2