Innlæringsmål: forstå hvordan positive og negative magnetiske poler kan demonstrere tiltrekkende og frastøtende kraft.

Transkript

1 1 Magnetiske poler Innlæringsmål: forstå hvordan positive og negative magnetiske poler kan demonstrere tiltrekkende og frastøtende kraft. 1. Nevn fem objekter som en magnet vil tiltrekke seg. Alle metall objekter. Ikke Aluminium. Eksempler: binders, metall linjal, metal skje, en spiker, en skrue, en hammer osv. 2. Hva kalles endene på en magnet? Poler. Nord og Sør poler. 1. Hvilken type metall vil en magnet feste seg til? Metall som inneholder Jern (Ferrum). 2. Hva skjer hvis like poler på magneter plasseres nær hverandre? De frastøter hverandre. 1. Hvilken type metall vil en magnet feste seg til? Metall som inneholder Jern (Ferrum). 2. Hva skjer hvis like poler på magneter plasseres nær hverandre? Hvilken kraft oppstår? De frastøter hverandre. Frastøtningskraft.

2 2 Lag et kompass Innlæringsmål: være i stand til å lage et kompass og fastslå hva som er nord og sør. 1. Kan du nevne to ting i skolen din som peker mot Nord, som du ser fra hvor du sitter nå? (Bruk et kompass og finn objekter i klasserommet eller rundt om i skolen som peker mot Nord). 2. Om du står på Nordpolen, hvilken ende av Jordens magneter vi du stå på? Sørpolen. 1. Nevn to ting i skolen din som peker mot nord som du ser fra hvor du er nå. Hvis du flytter deg til en annen del av skolen, vil disse tingene fortsatt peke mot Nord i forhold til hvor du er? (Bruk et kompass og finn objekter i klasserommet eller rundt om i skolen). Retningen til objekter vil endres når du beveger deg rundt dem. Dette er fordi et kompass peker alltid mot Nord. 2. Om du står på Nordpolen, hvilken ende av Jordens magneter vi du stå på? Kan du forklare hvorfor? Fordi motsatte poler tiltrekkes av hverandre, denne definisjonen betyr at Jordens magnetiske Nordpol faktiske er en magnetisk Sørpol. 1. Snu deg mot Nord ved hjelp av et kompass. Tegn et kart over klasserommet ditt. 2. Hvorfor tror du at to kuler er satt sammen for å lage kompasset? De to kulene gjør det mulig for kompasspilen å rotere. De har liten kontaktflate og derfor lite friksjon.

3 3 Magnetisk kraft inne i kulene Innlæringsmål: forstå hvordan man kan øke eller minke tiltreknings- og frastøtningskraften inne i kulene. 1. Hva skjer når du plasserer to sett nært hverandre som både har en verdi av -2? De frastøter hverandre Hva skjer når du plasserer to sett nært hverandre hvor det ene har en verdi av +2 og den andre med en verdi av -2? +2-2 De tiltrekker hverandre. 1. Hva skjer når du plasserer to sett nært hverandre som både har en verdi av -2? Begrunn svaret ditt. De frastøter hverandre Kulene har den samme verdien og derfor frastøter hverandre. 2. Hva skjer når du plasserer to sett nært hverandre hvor det ene har en verdi av +2 og den andre med en verdi av -2? Begrunn svaret ditt De tiltrekker hverandre. Kulene har ulike verdier og derfor tiltrekker hverandre. 1. Skriv regler for å forklare hva som skjer med settene når de plasseres nært kuler med en annen verdi? Om kulene har samme ladning / verdi (positiv/positiv eller negativ/negativ) vil de frastøte hverandre. Om kulene har forskjellig ladning / verdi (positiv/negativ eller negativ/positiv) vil de tiltrekke hverandre. Hvis en kule ikke har noen ladning (verdien er null) vil den tiltrekke både positive og negative kuler. 2. Hva skjer nå en kule med en verdi på null kommer nært en annen kule med verdi null? Siden kulene ikke har noen verdi og derfor ingen kraft, hverken tiltrekkes eller frastøter kulene hverandre.

4 4 Magnetisk Levitasjon Innlæringsmål: forstå at like poler frastøter hverandre og hva magnetisk levitasjon betyr. 1. Hva er distansen mellom de leviterende stavene? Kan du komme på en måte å måle den? Forklar under med et diagram. Sett sammen to staver og mål høyden. Sammenlign den med høyden på stavene i røret. Differansen er distansen på levitasjonen. 1. Hva skjer når du plasserer flere staver i røret? Distansen på levitasjonen øker. 2. Hva er den totale distansen på levitasjonen med tre staver? Kan du komme på en måte å måle den? Forklar under med et diagram. Sett sammen tre staver og mål høyden. Sammenlign den med høyden på stavene i røret. Differansen er distansen på levitasjonen. 1. Når 3 eller flere staver legges til, er avstanden mellom hver stav lik? Kan du utarbeide en måte å måle dette og begrunne din teori? Forklar under. Sammenlign distansen med to staver koblet sammen og så med tre. Hvis distansen på levitasjonen er større med tre staver betyr det at distansen på levitasjonen øker jo flere staver kobles sammen. 2. Kan du komme på noen praktiske bruksområder for magnetisk levitasjon eller fjærer? Selv lukkende dører eller skuffer. Bilfjæringer.

5 5 Akkumulering av polariteter Innlæringsmål: forstå effektene ved øking og reduksjon av den magnetiske kraften inne i kulene. 1. Hva skjer når du plasserer disse to kulene nært hverandre? De vil enten tiltrekke eller frastøte hverandre Hva skjer når du plasserer disse to kulene nært hverandre? Begrunn svaret ditt. De vil enten tiltrekke eller frastøte hverandre Tegn et lignende sett med kun 2 kuler som vil fra støte hverandre. Kulene må ha samme ladning (positiv/positiv eller negativ/negativ) Hva skjer når du plasserer disse to kulene nært hverandre? Begrunn svaret ditt. Hvordan ville du øke eller minke tiltrekningen mellom kulene? De vil tiltrekkes eller frastøtes. Jo større differansen mellom kulenes verdi jo større er tiltrekkingen. Mindre differanse betyr mindre tiltrekning. 2. Hvordan kan du få to kuler til å frastøte hverandre med flere staver? Tegn svaret ditt under med en kort forklaring. Kuler med samme verdi vil frastøte hverandre. Kulene må ha samme ladning. Jo høyere eller lavere verdien er på kulene, jo større er frastøtningskraften

6 6 Enkle strukturer Innlæringsmål: være i stand til å lage enkle strukturer. 1. Forklar hvorfor en firkant er en svak form. Leddene på en firkant kan enkelt bøyes og derfor endre formen. Det er ikke en fast form. 1. Forklar hvorfor en trekant er en solid form. Leddene på en trekant er fast. Det er en stiv form. Du kan ikke endre formen. 1. Forklar (med tegninger) hvordan man kan lage en firkant til en mye sterkere form. Dette ville ha styrket firkanten men stavene er ikke lange nok. En pyramide med et firkantet fundament vil styrke firkanten ved å bruke staver og kuler.

7 7 Lage regulære polygoner Innlæringsmål: vite hva en regulær polygon er, og hvordan lage ulike former. 1. Tegn en 3,4,5 og 6 siders regulær polygon. Trekant Firkant Pentagon Heksagon 1. Tegn en 3,4,5 og 6 siders regulær polygon. Som ovenfor 2. Tegn en 3,4,5 og 6 siders irregulær polygon. Hvilken som helst 2D form med det antallet sider som kan ha ulik lengde og vinkler. 1. Tegn en 3,4,5 og 6 siders regulær polygon. Legg til interne vinkler for hver form. Form Sider Summen av de interne vinklenev Form Hver vinkel Trekant Firkant Pentagon Heksagon

8 8 3-dimensjonale (3D) konstruksjoner Innlæringsmål: forstå hvordan man lager konstruksjoner av enkel polygoner. 1. Kan du forklare hva en konstruksjon er? En konstruksjon er en gruppe av elementer satt sammen som støtter en vekt med stabilitet. 1. Kan du forklare hva en konstruksjon er? En konstruksjon er en gruppe av elementer satt sammen som støtter en vekt med stabilitet. 2. Tegn en konstruksjon under. Uthev noen enkle former. Eksempel: en bro. Trekanter kan bli uthevet. Et hus med firkanter og trekanter. 1. Kan du forklare hva en konstruksjon er? En konstruksjon er en gruppe av elementer satt sammen som støtter en vekt med stabilitet. 2. Kuben under er ikke en sterk konstruksjon. Hvordan kan du gjøre den sterkere? Tegn dine ideer og forklar hvordan. Å avstive kuben med trekanter vil gjøre den til en mye sterkere konstruksjon.

9 9 Komplekse 3D konstruksjoner Innlæringsmål: forstå hvordan man lager 3D modeller. 1. Merk og tell antall hjørner, sider og kanter på kuben under. Hjørner: 8 Sider: 6 Kanter:12 1. Merk og tell antall hjørner, sider og kanter på pyramiden med trekantfundament under. Hjørner: 4 Sider: 4 Kanter: 6 1. Merk og tell antall hjørner, sider og kanter på det sekskantede prismet under. Hjørner: 12 Sider: 8 Kanter: 18

10 10 Sterke konstruksjoner Innlæringsmål: bygg en enkel bro konstruksjon og forstå hvordan man kan forsterke konstruksjoner. 1. Tegn den siste broen fra siden og tydelig vis hvordan du har styrket kjørebanen over den. 1. Tegn den siste broen fra siden og tydelig vis hvordan du har styrket kjørebanen over den. Merk de frastøtnings- eller tiltrekningskrefter du kan se. 1. Tegn den siste broen fra siden og tydelig vis hvordan du har styrket kjørebanen over den. Merk minst to staver som er i «kompresjon» og to som er i «spenning». Kompresjon Spenning

11 11 Fagverksbroer Innlæringsmål: forstå hva en fagverksbro er og hvilken effekt triangulering har på konstruksjoner. 1. Tegn en fagverksbro under. 2. Hva er den viktigste formen i en fagverksbro? En trekant. 1. Tegn en fagverksbro under. Uthev en trekant. 2. Kan du forklare hvorfor trekanter er så viktige? En trekant er en rigid form. Trekanter hjelper til med å styrke broen og gjøre den stivere. 1. Tegn en fagverksbro under. Uthev en trekant. 2. Hvilke materialer er brukt i konstruksjonen av fagverksbroer? Stål er ofte brukt i fagverksbroer. Stålbjelkene kan boltes sammen slik at de lager trekanter, og er et relativt lett materiale i forhold til for eksempel sement.

12 12 Utnytte frastøtnings- og tiltrekningskrefter Innlæringsmål: bygg en konstruksjon for å demonstrere magnetisk frastøtnings- og tiltrekningskrefter. 1. Kan du forklare hvorfor kjevene ikke lukker seg? Tippene på kjeven frastøter hverandre. Verdien på den øverste kulen er den samme som den nederste. Like poler vil frastøte hverandre. 1. Kan du forklare hvorfor kjevene ikke lukker seg? Tippene på kjeven frastøter hverandre. Verdien på den øverste kulen er den samme som den nederste. Like poler vil frastøte hverandre. 2. Hvordan kan du få kjevene til å lukke seg med å bruke kun en stav til? Tegn svaret ditt. Ved å feste en stav, til den øverste eller nederste kulen, som har en motsatt ladning vil minke frastøtningskraften. 1. Forklar, ved å bruke terminologien du har lært, hvorfor kjevene ikke vil lukke seg. Kjevene frastøter hverandre fordi verdien på kulene er den samme, og like poler frastøter hverandre. 2. Hvordan kan du få kjevene til å åpne seg mer? Du må øke verdien på kulene ved å feste flere staver med den samme polariteten. Dette kan gjøres på den øverste eller nederste kulen, eller begge. Dette vil øke den magnetiske kraften som vil frastøte kulene og åpne kjeven mer.

13 13 Oscillator Innlæringsmål: forstå hvordan en kan utnytte frastøtningskrefter til å lage en svingende pendel. 1. Hvor lenge vil trekanten i midten oscillere? Ta tiden med en stoppeklokke. Elevene tar tiden på konstruksjonen. 1. Hvor lenge vil trekanten i midten oscillere? Ta tiden med en stoppeklokke. Elevene tar tiden på konstruksjonen. 2. Hvordan kan du øke tiden trekanten oscillerer? Reduser friksjonen, prøv og forleng buen av oscillasjonen ved å endre størrelsen på strukturen eller posisjonen på de frastøtende kulene. 1. Forklar begrepet oscillasjon. Kan du komme på et objekt som oscillerer? En stødig og uforstyrret svingning som går fram og tilbake over et sentrert punkt. En serie bevegelser som går over et sentrert punkt. Armen til en metronom, pendelen til en bestefarsklokke 2. Vis kreftene som er involvert og verdien på de magnetiske kreftene til de tre øverst kulene på diagrammet under. -2 eller +2-3 eller +3-3 eller +3

14 14 Rotasjon og friksjon Innlæringsmål: bruke kuler til lav friksjons forbindelser. 1. Hva skjer med nederst delen når du snurrer den oransje strukturen på den første modellen? Den begynner også å snurre. 2. Hva får den til å miste farten og til slut stoppe? Kulene som gnir mot hverandre. Dette er kjent som friksjon. 1. Snurr de to delene på den første modellen i motsatt retninger. Hva vil til slutt skje? Den oransje delen vil miste farten, og deretter endre retningen til den lavere delen. 2. Hva får den til å miste farten og til slut stoppe? Friksjonen mellom kulene. 1. Ved å snurre den oransje delen på den første modellen begynner den nedre delen også å snurre. Hvis du legger til flere staver for å styrke polariteten til den øverste kulen, vil effekten bli større eller mindre? Hvorfor? Større siden kulene ville bli trykket hardere sammen. 2. Selv om det ikke eksisterte noen friksjon ville rotasjonen stoppe til slutt. Hvorfor? Luftmotstanden til de roterende delene.

15 15 Enkle lagre Innlæringsmål: forstå hvordan enkle lagre virker. 1. Forklar hvorfor og hvordan et enkelt lager fungerer. Lagre reduserer friksjon ved å la glatte metallkuler eller baller rulle mot en glatt og jevn overflate. Disse kulene eller ballene bærer vekten, noe som gjør at gjenstanden kan spinne uten problemer. 1. Forklar hvorfor og hvordan et enkelt lager fungerer. Lagre reduserer friksjon ved å la glatte metallkuler eller baller rulle mot en glatt og jevn overflate. Disse kulene eller ballene bærer vekten, noe som gjør at gjenstanden kan spinne uten problemer. 2. Hvorfor er friksjonen lavere i et kulelager? Kulene i et lager ruller istedenfor å gli. Når ting glir gjør friksjonen mellom dem og overflaten at kraften svekkes. Om to overflater kan rulle over hverandre reduserer man mye av friksjonen. 1. Tegn og merk delene til et enkelt lager. 2. Hva ville skje med bevegelsen til konstruksjonen om friksjonskoeffisienten var null? Den ville fortsett til evig tid og ikke sakke på farten.

16 16 Rullelager Innlæringsmål: forstå hvordan et rullelager fungerer. 1. Hvilken type belastning er involvert i et rullelager? Aksial belastning. Belastning i samme retning som akselen. 2. Ville dette lageret være brukbart for en karusell? Hvorfor? Ja. En karusell har en vertikal belastning som går rundt dens sentrum. 1. Hvilken type belastning er involvert i et rullelager? Aksial belastning. Belastning i samme retning som akselen. 2. Tegn retningen på den aksiale belastningen til karusellen under. 1. Hvilken type belastning er involvert i et rullelager? Aksial belastning. Belastning i samme retning som akselen. 2. Tegn retningen på den aksiale belastningen til karusellen under. På hvilke andre steder kan du finne rullelagre. En heisekran, kontorstol, gravemaskin med roterende overdel.

17 17 Legge til rotasjonsbevegelse Innlæringsmål: forstå hvordan man kan kombinere rotasjonsbevegelser med magnetisk tiltreknings- og frastøtningskraft. 1. Forklar hva som vil skje med kjeven når du roterer midt delen. Kjeven vil åpne seg. 2. Vis med piler, rotasjonsbevegelsen som lages på diagrammet under. Hvilken magnetisk kraft oppleves frastøtnings eller tiltreknings? En frastøtningskraft blir produser når kjeven åpner seg. 1. Forklar alle bevegelsene når du roterer midt delen. Kjeven åpner seg når midt delen roteres. Verdien på kulene til midt delen og kjevens ytterpunkter er den samme. 2. Vis med piler, rotasjonsbevegelsen som lages på diagrammet under. Hvilken magnetisk kraft oppleves frastøtnings eller tiltreknings? Hvordan vet du det? En frastøtningskraft blir produser når kjeven åpner seg. 1. Beskriv bevegelsen og hvilke krefter som er i sving når du roterer senter delen. Forklar hvorfor dette skjer. En rotasjonsbevegelse oppstår når du roterer fundamentet. Dette får kjeven til å åpne seg siden kulene på fundamentet kommer i nærheten av kulene til kjeven. Dette skaper en frastøtningskraft. 2. Vis rotasjonsbevegelsen som oppstår i diagrammet under. Hvilken magnetisk kraft oppleves frastøtnings eller tiltreknings? Hvordan vet du det? En frastøtningskraft blir produser når kjeven åpner seg.

18 18 Bevegelige deler Innlæringsmål: forstå hvordan man kan lage bevegelige deler med bruk av tiltreknings- og frastøtningskraft. Lage roterende bevegelse med enkle lagre. 1. Beskriv bevegelsen mens du roterer den øverste delen. Når den øverste delen roterer oppstår en oscillerende bevegelse mellom de to seksjonene. Den får også den nederste delen til å rotere på grunn av frastøtningskraften som oppstår mellom kulene. 2. Hvorfor er et lager nødvendig mellom de to delene? For å redusere friksjonen mellom de to delene og tillate bevegelse. 1. Beskriv bevegelsen mens du roterer den øverste delen. Hvilken magnetisk kraft står bak bevegelsen? Når den øverste delen roterer oppstår en oscillerende bevegelse mellom de to seksjonene. Den får også den nederste delen til å rotere på grunn av frastøtningskraften som oppstår mellom kulene. 2. Hvorfor er et lager nødvendig mellom de to delene? For å redusere friksjonen mellom de to delene og tillate bevegelse. 1. Forklar hvorfor de to delene oscillerer og roterer sammen. Når den øverste delen roterer oppstår en oscillerende bevegelse mellom de to seksjonene. Den får også den nederste delen til å rotere på grunn av frastøtningskraften som oppstår mellom kulene. 2. Hva ville skje med bevegelsen om det ikke var noen friksjon i lagrene? Er det mulig? Hvis det ikke var noen friksjon vill konstruksjonen å fortsette å bevege seg lengre. Bar luftmotstanden ville bremse bevegelsen. Dette er ikke mulig siden alle overflatene lager noe friksjon.

19 19 Unipolar Magnetisk Motor Innlæringsmål: forstå hvordan man lager en unipolar magnetisk motor. 1. Tegn og merk delene til en unipolar magnetisk motor. Batteri Kobberkabel Magnet 2. Hva er likheten mellom denne motoren og den elektriske motoren til lekebiler? Delene i motorene er de samme. Hver motor har en magnet, kobberkabel og er drevet med et batteri. 1. Tegn og merk delene til en unipolar magnetisk motor. Se ovenfor. 2. Hva vil skje hvis du brukte et batteri med mer kraft? Det ville gjort at kabelen snurret raskere. 1. Tegn og merk delene til en unipolar magnetisk motor. Se ovenfor. 2. Hva må til for å få kabelen til å snurre raskere? Øke effekten fra batteriet og øke den magnetiske kraften vil få kabelen til å snurre raskere.