Newtons lagar på lekplatsen
Vilka krafter verkar på dig medan du står stilla? Tyngdkraften drar dig ner mot jorden men eftersom du står stilla måste alla krafter som verkar på dig ut varandra. Det är en konsekvens av Newtons första lag som också kallas tröghetslagen.
Marken trycker upp på precis lagom mycket för att du motverka tyngdkraften. Den här kraften som uppstår när en yta är i vägen kallas normalkraft. Tyngkraften, mg, verkar på varje del av en kropp, men markeras ofta i tyngdpunkten. Normalkraften, N, verkar mellan två kroppar som är i direktkontakt. Den är vinkelrät mot kontaktytan och blir precis så stor som behövs.
För krafter spelar både storlek och riktning roll. Vi säger att kraft är en vektor. I bilden har vi markerat krafterna med pilar för en person som står stilla på marken.
Du vill ju inte bara stå stilla på lekplatsen. När du hoppar, klättrar eller gungar spelar alla Newtons lagar roll.
Newtons lagar
- Newtons första lag, tröghetslagen, säger att en kropp förblir i ett tillstånd av vila eller likformig rätlinjig rörelse om den inte påverkas av en kraft som förändrar rörelsen.
- Newtons andra lag, kraftekvationen, F=ma, visar att det behövs en större kraft för en större acceleration.
- Newtons tredje lag säger att Om en kropp A påverkar en kropp B med en kraft F så påverkas B av en lika stor men motriktad kraft från A. Den kallas ofta lagen om kraft och motkraft. Man måste bara komma ihåg att kraft och motkraft beskriver en växelverkan mellan två olika föremål. Man kan också kalla den "Lagen om aktion och reaktion".
I Newtons lagar kan en `kropp' vara vilket föremål som helst - men också våra egna kroppar, som upplever de krafter som verkar på oss -- och inuti oss. På en lekplats finns många möjligheter att uppleva och undersöka Newtons lagar för krafter och rörelse.
Ibland markerar vi krafter med fetstil som i F. Normalkraften kan vi då skriva N. (Utan fetstil blir det då i stället storleken av vektorn, till exempel N = | N | ).
Undersökningar på studsmatta, kana, gunga och karusell.
Bilden ger exempel på utrustning som kan användas för undersökningarna: En kort slinky, ett gosedjur i snöre och en burk eller flaska med vätska.
Studsmattan ger exempel på rörelse i en dimension, bara upp eller ner. När du lämnar studsmattan påverkar du (nästan) bara av jordens dragningskraft – tyngdkraften.
I kanan rör du sig i snett nedåt medan normalkraften från kanans yta hindrar dig att falla rakt ner och friktionskraften mellan kanan och dina kläder bromsar rörelsen.
I gungan är det kedjorna som hindrar gungan att trilla ner och i ställe röra sig i en cirkelbåge runt upphängningen. När du gungar är det normalkraften från gungan (och kanske lite kraft från kedjorna) som håller dig kvar i gungan och gör att du också rör dig i cirkelbågen.
I en cirkelrörelse byter rörelsen riktning. För att ändra rörelseriktning behövs en kraft. Det syns tydligt i en karusell.