Gå til hovedindhold

Hvad vejer du i rummet?

Hvorfor mon?

  • Hvorfor føler man, at man bliver trykket ned, når en elevatorer starter opad?
  • Hvorfor føler man sig lettere, når en elevator starter nedad?
  • Hvorfor er det forskel på, hvordan det føles i forskellige elevatorer?

Inden du starter

Det kan du bruge

  • Badevægt. Gammeldags mekanisk vægtmed skala.
  • Alternativt dataloggerudstyr med forceplate.
  • En elevator
  • Papir og blyant
  • Mobiltelefon der kan filme video.

Pris pr. forsøg:

0. kr.

Dataark der linkes til her

Ofte kan man finde gamle badevægte på loppemarkeder, hos marskandisere og i genbrugsforretninger.

Søg på ”mekanisk badevægt” for at finde forhandlere af nye vægte.

Nogle digitale vægte kan bruges, men nogle typer ”låser” den registrerede vægt efter nogle sekunder, og kan derfor ikke bruges.

Hvis man vil lave datalogning, kan der købes kraftmålere til både Pasco og Vernier. Se på skolebutik.dk

Sådan gør du

I linket her finder I et dataark, som I skal skrive ind i.

  1. Nulstil vægten
  2. Noter startvægten på det, I måler på.
  3. Stil vægten på gulvet i elevatoren.
  4. Stil en person på vægten. Når skalaen er stille, aflæses vægten.
  5. En i gruppen filmer skalaen tæt på, så man tydeligt kan aflæse tallene.
  6. En i gruppen siger ”start” og videooptagelsen starter. Herefter trykker han/hun på en etageknap et par etager op. Der filmes hele vejen.
  7. Når elevatoren står helt stille, standses filmoptagelsen.
  8. Forsøget gentages, hvor elevatoren kører ned.
  9. Forsøget kan gentages, hvor der placeres et tungt emne på vægten (en sten) en spand med vand eller lign.
  10. Se filmene på jeres telefon.
  11. Skriv data ind i dataarket:
    • for hvert 6 billede (4 gange pr. sekund) når elevatoren starter og stopper
    • for hvert sekund mens den kører.

Skriv data ind i arket der linkes til her. De data der skrives ind vises på kurven. Kurven viser vægt som funktion af tiden.

Prøv evt. at se denne lille video der viser hvad man kan aflæse på en badevægt, hvis man laver forsøget i en elevator. https://vimeo.com/135031013

Hvad tror du?

  • Hvorfor tror du vægten stiger, når elevatoren starter med at køre op, og falder når den standser?
  • Hvorfor falder vægten, når elevatoren begynder at køre nedad, og stiger, når den standser?
  • Har det nogen betydning, hvor meget forsøgspersonen vejer som udgangspunkt?
  • Har det nogen betydning for udsvinget, hvor mange etager elevatoren skal køre? Hvorfor? Hvorfor ikke?
  • Kan man forestille sig en situation, hvor vægten vil falde til 0?

Forklaring

Jordens tyngdekraft trækker altid i os. Jordens tyngdekraft accelerer alle objekter med tyngdeacceleration på 9,82 m/s2 mod jordoverfladen. Når vi står på jorden mærker vi dette som, at vi trykkes ned mod jorden.

Når elevatoren starter opad accelererer den opad. Vi trykkes mod elevatorens gulv med en større kraft, som er lig summen af tyngdeaccelerationen og elevatorens acceleration.

Når elevatoren starter nedad og accelerer nedad, trykkes vi mod gulvet med en mindre kraft, som er lig forskellen på tyngdeaccelerationen og elevatorens acceleration.

Når elevatoren har opnået en konstant hastighed (enten opad eller nedad) har forsøgspersonen sin normale vægt.

Den procentvise ændring af forsøgspersonens vægt vil altid være den samme, så en tungere person vil observere en større ændring af vægten.

En badevægt måler ikke en persons masse, men den samlede kraft, som badevægten påvirkes af. Badevægten er kalibreret, så den viser en persons masse ved en tyngdeacceleration på 9,82 m/s2. Når vi måler en ændring i vægten er det således ikke, fordi personens masse, har ændret sig, men fordi den kraft, badevægten påvirkes med, ændres.

Ifølge Newtons 2. lov er kraft (F) lig masse (m) gange acceleration (a), F=m*a. Så når accelerationen ændres, som i elevatorforsøget, ændres den målte kraft (vægten) med samme faktor.

En badevægt kan således ikke ”se” forskel på tyngdeaccelerationen og andre former for acceleration, som i en elevator eller en rumraket.

Hvis elevatorens kabler klippes, accelerer elevatoren nedad med tyngdeaccelerationen, og forsøgspersonen vil derfor opleve en samlet acceleration på 0 og være vægtløs – lige indtil elevatoren rammer bunden!

Den Internationale Rumstation ISS falder mod Jorden. Den har dog så høj hastighed (ca. 28.000 km/t) at Jorden hele tiden kurver væk under den. Men den er i frit fald, og derfor er den vægtløs, og dem ombord oplever også denne vægtløshed.

Men – selv om noget er i et vægtløst miljø, har det ikke mistet sin masse. Det kan man se i et vægtløst miljø ved, at hvis man påvirker to ting med forskellig masse med den samme kraft, vil den med mindst masse accelerere kraftigst, mens den med mere masse vil accelereres mindre. 

Kilde

Forsøget er udviklet som en del af projektet ”Rumrejsen 2015”, der er et nationalt formidlingsprojekt i anledning af den danske astronaut Andreas Mogensens mission til den Internationale Rumstation i september 2015.

https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/normal-contact-force/v/normal-force-in-an-elevator