Energi – den har mange forkledninger
- Energien i en vedkubbe kalles bioenergi.
- Energien i vedovnen sender ut i rommet, kalles strålingenergi, akkurat som energien i solstråler fra sola er strålingsenergi.
- Energi i mat: Kroppen vår får tilført energi gjennom maten.
- Energi i musker: Når vi løper, bruker vi energi som ligger lagret i musklene våre.
- Kjemisk energi: Noen stoffer inneholder mer energi enn andre. Sukker er et eksempel på et stoff som inneholder mye kjemisk energi. Både energien i planter, energien i mat og energien i muskler er kjemisk energi.
- Energi i lyd: Når man hører musikk, treffer lyden øret og får trommehinnen til å vibrere.
- Energi i en strikk: Trekker vi opp en lekefly, lagres det energi i strikken.
- Energi i en fjær: Troll i eske – energien lagres i fjæren til noen åpner lokket.
Stillingsenergi kan lagres
- De aller fleste bevegelser stopper raskt.
- Derfor er ikke bevegelsesenergi egnet til å lagre energi over særlig lang tid.
- Stillingsenergi en annerledes.
- Eks: En sammenpresset fjær kan ligge så lenge vi vil i en eske, uten å miste noe av energien sin.
- Stillingsenergi egner seg altså godt til å lagre energi over lang tid.
Energioverganger – fra det ene til det andre
Energi kjeden viser hvor energien har tatt veien.
- Energi kan overføres fra en form til en annen.
- Når du sykler, brukes energien i musklene dine til å få sykkelen til å bevege seg. Vi kan sette opp denne energiovergangen:
Muskler → Sykkel - energi i muskler – bevegelsesenergi
- I denne energiovergangen er det musklene dine som gir fra seg energi, og sykkelen som mottar..
- Vi sier at musklene er energikilde, og sykkelen er energimottaker.
- Vi kan føye på flere energi overganger:
Muskler → Sykkel → Dynamo → Lyspære - Energi i muskler – bevegelsesenergi – elektrisk energi – strålingsenergi¨
- I denne energikjeden mottar sykkelen energi fra musklene, men i neste omgang gir den fra seg energi til dynamoen.
- Energikjeden er altså en lang rekke med energimottakere som i neste omgang er energikilder.
- En slik energikjede forteller ikke hva som skjer med all energien.
- Du bruker for eksempel ikke all muskelenergien din til å få sykkelen til å bevege seg. Blant annet blir jo kroppen varm, og dessuten gjør du også mange andre bevegelser i løpet av en dag.
- Energikjeden viser altså bare hva som skjer med en del av energien.
Hvordan måler vi en kraft?
- Kraft måles i newton (N)
- Vi kan måle krefter med en fjærvekt. Fjærvekta kalles også kraftmåler.
Vi kaller det en kraft når noe dytter eller drar på en gjenstand. Kraft måles i newton (N)
Tyngde
- Gjenstander faller mot bakken fordi jorden trekker dem med en kraft som kalles tyngdekraften.
Masse |
Tyngde |
0,1 kg |
1,0 N |
0,2 kg |
2,0 N |
0,3 kg |
3,0 N |
- Som vi ser ut av tabellen en forholdet mellom massen og tyngden 1:10
- Vi kan måle tyngden på en gjenstand ved å henge den i en fjærvekt.
Hva er forskjellen på masse og tyngde?
- Tyngden til en gjenstan er den kraften gjenstanden trekkes mot bakken med. (på månen er tyngden kun 1/6 av hva den er på jorden)
- Tyngden til en gjenstand varierer altså etter hvor gjenstanden befinner seg.
- Massen til en gjenstand forteller derimot hvor mye stoff gjenstanden består av.
- Massen vil ikke forandre seg om vi tok den ut i verdensrommet eller på månen.
- Hvis det for eksempel var en matpakke med masse 1 kg og tyngde 10 N her på jorden, ville tyngden til matpakken i vektløs tilstand vøre 0 N, mens massen fremdeles ville være 1 kg.
Gjenstand |
På jorda |
På månen |
I vektløs tilstand | |||
Matpakke |
1,0 kg |
10 N |
1,9 kg |
1,7 N |
1,0 kg |
0 N |
Fisk |
10,0 kg |
100 N |
10,0 kg |
17 N |
10,0 kg |
0 N |
Person |
75,0 kg |
750 N |
75,0 kg |
125 N |
75,0 kg |
0N
|
Tyngden er en kraft som trekker en gjenstand mot bakken.
Tyngden til en gjenstand varierer, mens massen en den samme overalt.
Arbeid – når en kraft flytter noe
- Når du dytter en barnevogn, vet du at det er både tungt og slitsomt, og at du må bruke mye energi for å dytte barnevogna.
- I fysikken kalles denne måten å overføre energi på for et arbeid.
- Størrelsen på arbeidet er både avhengig av hvor hardt du dytter, og hvor langt du dytter barnevogna.
- Arbeid = kraft * arbeid
- W = F * s
- W = work, F = force, og s = stretch
- Hvis vi slår måleenhetene newton og meter, får vi newtonmeter (Nm)
- Dette er det samme som måleenheten joule (J), som vi bruker for energi.
- Arbeidet du gjorde, forteller jo hvor mye energi du overførte.
- Derfor bruker vi samme målenhet for arbeid og energi.
Hvor mye energi går med til å gjøre et arbeid?
- Vi kan bruke ut arbeidsformelen til å finne ut stor energi vi må bruke når vi gjør et arbeid.
- Vi kan finne ut hvor mye, for eksempel melk, vi trenger for å utføre et arbeid. Vi regner det på formelen:
Antall gram melk = |
Energien som trengs |
Energi per gram |
- Dette regnestykket viser hvor mye energi man trenger for å gjøre et visst arbeid.
- Når vi regner ut slik, må vi huske at kroppen tar omtrent 9/10 av all den energien vi tilfører for å holde kroppen i gang, og for å vedlikeholde den.
- Derfor må du egentlig gange det svaret du får med 10 for å finne ut den riktige mengden med energi som kroppen din trenger.
Aktivitet |
Energiforebruk (kJ) på 10 min. | |
Kvinne |
Mann | |
Sitte |
45 |
60 |
Gå sakte |
110 |
145 |
Gå raskt |
185 |
215 |
Sykle, svømme, danse |
170 - 250 |
210 - 320 |
Hard fysisk aktivitet (terrengløp, fotball, håndball) |
250 - |
320 - |
Ikke alt arbeid er arbeid
- Ordet arbeid blir ofte også brukt i andre sammenhenger enn i kun fysikk.
- Et eksempel på det er at man har en jobb, at man har et arbeid.
- En baker gjør et arbeid, han knar og elter for eksempel brøddeigen slik at den skal bli god og fast.
- Selv om vi holder på med noe som er aldri så slitsomt, behøver det ikke å være et arbeid i den forstanden vi mener det i naturfag.
- Bare når det blir overført energi til en annen gjenstand ved hjelp av kraft, kaller vi det er arbeid i fysisk forstand.
Energiloven
- Hvis vi holder en ball i ro i hånden, har ballen stillingsenergi.
- Så lenge den er i ro, har den ikke noen bevegelsesenergi.
- Hvis vi slipper den, minker stillingsenergien til ballen gradvis.
- Men samtidig som stillingsenergien minker, øker farten til ballen.
- Den får altså større og større bevegelsesenergi.
- Ballen mister inne noe energi, men energiformen endres gradvis etter hvert som ballen faller!
- I selve spretten mot bakken blir ballen presset sammen, nesten som en fjær.
- Da er energien et øyeblikk lagret i form av stillingsenergi.
- Like etterpå får ballen igjen sin vanlige fasong, og har fart oppover.
- Forskere har gjort grundige forsøk på dette med ulike energioverganger.
- Alle slike undersøkelser har vist at energi ikke skapes eller blir borte, men bare skifter form hele tiden.
- Denne egenskapen uttrykkes i en av de viktigste lovene i hele naturvitenskapen:
Energiloven: Energi kan verken skapes eller forsvinne, bare overføres fra én energiform til en annen.
Energien blir ikke brukt opp – den blir vanskeligere å utnytte!
- Vi kan bare utnytte energien til noe nyttig når vi overfører dem fra ett sted til et annet, enten ved hjelp av arbeid eller varme.
- Fro hver gang vi utnytter energien, blir det litt vanskeligere å utnytte den neste gang.
- Når vi ikke lengre kan overføre energien, kan i heller ikke utnytte energien til noe nyttig.
- I praksis er jo da energien ”brukt opp” for oss, selv om det ville være mest korrekt å si at energien ”ikke lenger er tilgjengelig”