Vad är massa och vad är tyngd?

Massa:
Massan är substansen i ett föremål. Alltså hur många kilo eller gram ett föremål väger (vikt). Massan hos ett föremål ändras inte då det flyttas ut från jordens yta eller flyttas till solen eller månen.

Tyngd:
Tyngden av ett föremål beror av dragningskraften till jordens medelpunkt. Denna dragningskraft resulterar i att föremålet tynger mot jordens medelpunkt. Denna dragningskraft kallas gravitationskraft.

På jorden är denna gravitationskraft 10 N för varje kilo föremålet väger. Dvs., ett föremål på ett kilo har en tyngd på 10 N. Ett föremål med vikten 2 kilo har en tyngd på 20 N.

Flyttas föremålet till exempelvis solen har föremålet en större tyngd. Detta eftersom solen har en större dragningskraft på föremålet. Detta gör att ett föremål med vikten 1 kilo har tyngden 274 N.

Månen är mindre och har mindre dragningskraft på föremålet. Ett föremål med vikten 1 kilo har en tyngd på 1.62 N.

Hur stor gravitationskraft det är på en planet har med följande två saker att göra. Dels hur stor planetens vikt är och dels föremålets avstånd till planetens centrum. Ju större planetens vikt är desto större blir gravitationskraften. Ju närmare planetens medelpunkt föremålet är, desto större blir gravitationskraften.

Tänk på att astronauter som går på månen hoppar fram. Varje hopp gör att de svävar lättare ovanför månens yta jämfört med om de skulle hoppa på jordens yta.

Tyngden = massan (vikt i kilo) * tyngdaccelerationen (10 m/s² här på jorden) 

G = Tyngd (N)
m = massa (kg)
g = tyngdacceleration (10 m/s² här på jorden)

Ex. Tyngden av ett kilo på jorden: G = m * g = 1 kilo * 10 m/s² = 10 N
 

Ge exempel på där det finns lägesenergi och där det finns rörelseenergi

Se bilden ovan. En sten lyfts 10 meter upp i luften. Vi säger att stenen har en viss lägesenergi. Detta eftersom stenen senare kan släppas mot marken. Om stenen senare släpps kommer vi alltså släppa lös energin.

Då stenen faller mot marken omvandlas lägesenergin successivt om till rörelseenergi.

När som helst under fallet kan vi frysa situationen så att stenen hänger kvar i luften. Analyserar vi situationen ser vi att den sträcka stenen har fallit har gjort att just den lägesenergin har omvandlats till rörelseenergi. Den sträcka stenen har kvar att falla kan också omvandlas till rörelseenergi men består tills dess av lägesenergi.

Tänk på att ingen energi försvinner - den omvandlas bara. Vid nedslaget omvandlas all rörelseenergi till bl.a. friktionsvärme i nedslagsmaterialet.
 

Vad påverkar att det blir lägesenergi och att det blir rörelseenergi?

Lägesenergi:
Om ett föremål kan falla i ett gravitationsfält säger vi att föremålet har lägesenergi. Lägesenergin är relativ, vilket innebär att om vi lyfter ex en sked upp på en stol, kan vi säga att skeden har en viss lägesenergi gentemot golvet. Om en hisschakt finns alldeles intill, kan vi säga att skeden har en större lägesenergi gentemot markplanet i byggnaden. Hur stor energin är beror alltså på hur högt föremålet lyfts.

Om föremålet har stor vikt kommer även detta öka lägesenergin då föremålet lyfts.

Rörelseenergi:
Då ett föremål har en viss fart säger vi att föremålet har en rörelseenergi. Föremålet kan vara en bil som färdas på en motorväg eller sked som faller mot marken.
 

Vad är ett lutande plan och vad kan det användas till med tanke på ovanstående punkt?

Kulan befinner sig på en viss höjd (h). Kulan har en viss massa (m). Höjden anges i meter och massan i kilo. Det lutande planet befinner sig på jorden där gravitationskraften (g) är 10 m/s².

Om kulan släpps och rullar ner för det lutande planet omvandlas mer och mer av lägesenergin om till rörelseenergi. När kulan rullat ända ner till markplanet har all lägesenergi omvandlats till rörelseenergi.

Lösa enkla uträkningar för arbete och energi

Lägesenergi:
Hur stor lägesenergin är beror på massan (m), tyngdaccelerationen (g) och hur högt föremålet befinner sig.

Formeln för att räkna ut lägesenergin:

W = energi (enhet Joule (J))
m = massa (enhet kilo (kg))
g = tyngdacceleration (10 m/s² här på jorden)
h = höjd (enhet meter (m))  

Exempel:
En sten på 10 kg lyfts 10 meter upp i luften. Vilken är stenens lägesenergi?

m = 10 kg
g = 10 m/s²
h = 10 m
W = ?

==> W = m * g * h = 10 kg * 10 m/s² * 10 m = 1000 J

Svar: Stenens lägesenergi är 1000 J
 

Arbete
Ett arbete uträttas då en kraft måste övervinnas samtidigt som en sträcka tillryggaläggs. Om ett föremål släpas på marken behöver friktionen ständigt övervinnas. Det erfordras en kraft för att flytta föremålet. Ett arbete uträttas.

Formel för arbete: 

W = energi (enhet joule (J) eller newtonmeter (Nm))
F = kraft (enhet newton (N))
s = sträcka (enhet meter (m))

Frågor:
1. Vilken planet skulle man få bäst höjdhoppsresultat - på Månen eller Jupiter?
2. Vilken av följande planeter har störst gravitationskraft - "Jupiter eller Saturnus" - varför?.
3. Förklara för en kompis vad massa är
4. Förklara för en kompis vad tyngd är
5. Vilken är skillnaden mellan massa och kraft?
6. Vilken är skillnaden mellan vikt och tyngd?
7. I vilken enhet anges kraft
8. I vilken enhet anges tyngd
9. I vilken enhet anges massa
10.I vilken enhet anges vikt?
11. Vad är tyngdacceleration.
12. Vilken är tyngdaccelerationen på jorden och på månen?
13. Hur räknar man ut en tyngd om man har en massa.
14. Vilken är tyngden av respektive massa här på jorden
            1 kg =             N
            2 kg =             N
     200 gram =             N  
           2 ton =             N
         0,5 kg =             N
            3 hg =             N
15. Berätta om din lägesenergi då du befinner dig i skolan
16. Hur räknar man ut lägesenergin?
17. Vad avgör hur stor lägesenergin är?
18. Vad är rörelseenergi?
19. Beskriv hur lägesenergi kan bli rörelseenergi
20. Beskriv vad ett lutande plan har för uppgift då det gäller att beskriva lägesenergi och rörelseenergi?
21. Ett föremål lyfts 3 meter upp i luften. Föremålet har en vikt på 3 kg. Hur stor är lägesenergin?
22. Ett föremål lyfts 5 meter upp i luften. Föremålet har en vikt på 300 kg. Hur stor är lägesenergin?
23. Ett föremål lyfts 100 meter upp i luften. Föremålet har en vikt på 0,5 kg. Hur stor är lägesenergin?
24. Ett föremål lyfts 3 meter upp i luften. Föremålet har en tyngd av 3 N. Hur stor är lägesenergin?
25. Ett föremål lyfts 100 meter upp i luften. Föremålet har en tyngd av 1 N. Hur stor är lägesenergin?
26. Ett föremål släpas 20 meter på marken med kraften 50 N. Hur stort arbete uträttas?
27. Felix Potatismos innehåller 1450 kJ per 100 gram torrvara. Hur mycket potatismos behöver man äta för att släpa ett föremål 20 meter med kraften 20 N? Sedan går det givetvis åt energi till att bära upp kroppen osv. under färden, men den energin tänker vi inte på.
28. Hur långt kan man släpa föremålet i uppgift 27 då man äter 100 gram felix potatismos?

Uppdaterad 2007-02-07 //Lars Helge Swahn