Kaffe med Rakel - Umeå universitet

Kaffe med Rakel
Lösningar till hemlabbar och datorlab
av
Maria Hamrin & Patrik Norqvist & Fredrik Rosén
Institutionen för Fysik
Umeå Universitet

1 Hemlaboration 1: Varför faller mackan alltid med smöret ned?
Om något kan gå åt snett, så gör det det
–Murphys Lag
Alla har vi säkert upplevt något som tycks bevisa Murphys lag. Datorn kraschade självklart precis just innan
man lyckades spara det där viktiga dokumentet som bara inte fick gå förlorat, man missar alltid bussen de
gånger man verkligen måste hinna med den osv... Murphys lag är helt enkelt lagen om alltings djävlighet.
Lagens namn kommer ursprungligen från kapten Edward A. Murphy, en ingenjör inom det amerikanska flygvapnet
som myntade uttrycket i slutet av 1940-talet efter ett misslyckat försök.
Faktumet att en macka “alltid” faller med smöret nedåt har av många hållits som det ultimata beviset av
att Murphys lag existerar. Stämmer det verkligen att mackan oftast faller med smöret nedåt, eller är det bara
så att vi har en benägenhet att lägga just dessa tillfällen på minnet?
.
. .
. .
.
.
.
. .
.
. .
. .
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
..
.
.
.
.
Figure 1: Tänk dig den med smör och marmelad på...
Ni skall i denna hemlaboration undersöka mysteriet med den fallande mackan, är det verkligen så att mackan
faller oftare med smöret ned? Om det är på detta sätt, vad kan då detta bero på, är det Murphys lag som gör
sig påmind eller finns det någon fysikalisk förklaring bakom fenomenet?
Utförande
För att möjliggöra detta försök krävs först och främst en macka, eller ett mackliknande föremål tex. ett block,
en träbit, en miniräknare etc.
Figure 2: Den fallande mackan.
Som i alla vetenskapliga studier måste försöket utföras på ett strukturerat sätt. Placera ”mackan” på en bordskant
och låt den tippa över kanten. Registrera sedan om mackan hamnar med smörsidan upp eller ned.
Försök att studera mackans orientering innan eventuella studsar i golvet (ett tips är att fånga den i handen).
För att försöken skall kunna säga oss något om sannolikhet att mackan hamnar med smöret ned eller inte
måste försöket utföras ett flertal gånger. Försök utifrån detta att besvara frågeställningarna.
Nedan följer frågorna ni skall försöka svara på: fyll i direkt på papperet. Riv ut det sedan och lämna in
det till oss.
3

Frågeställningar
• Går det att se någon skillnad mellan hur många gånger mackan hamnar med smörsidan ned, jämfört
med de gånger den hamnar med smörsidan upp? Har smöret i sig någon inverkan på resultatet?
För det mesta (alltid?) hamnar smöret nedåt. Själva smöret påverkar dock inte resultatet. Mackan
roterar ett halvt varv.
• Har bordets höjd någon inverkan på resultatet?
Ja, en del. Ju högre upp ju mer hinner mackan rotera. Är bordet väldigt lågt hinner inte mackan vända
sig, är det mycket högt hinner mackan snurra ett helt varv. Dock blir det med normala bordshöjder
oftast ett halvt varv, med andra ord smöret nedåt .
• Blir det någon skillnad om man ger mackan en knuff utåt och inte bara låter den tippa över kanten? Vad
kan detta bero på i så fall?
Om man knuffar mackan över kanten så kommer mackan inte att rotera så mycket utan snarare segla
iväg med smöret uppåt hela tiden.
• Går det, utifrån de försök som nu utförts, dra någon slutsats om mysteriet med den fallande mackan?
Om resultaten pekar på att det är en skillnad mellan de gånger den hamnar med smöret ned, respektive
med smöret upp, är det då bara Murphys lag som spökar med oss eller finns det kanske någon intressant
fysikalisk förklaring bakom fenomenet?
Falltiden är ungefär lika stor som tiden för mackan att rotera ett halvt varv, detta leder till att smöret
kommer underst.
• Hur bör man gå till väga för att minska risken för att mackan hamnar med smöret ned om man märker
att mackan faller av bordet (förutsatt att man är tillräckligt snabb att reagera)?
Om man knuffar mackan så den seglar kan man få den att inte rotera. Man kan även knuffa till
mackan så den roterar våldsamt, flera varv innan den når golvet. Då har man i alla fall ungefär 50 %
chans att smöret hamnar uppåt.....
4

Namn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Epost:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Hemlaboration 2: Galileos gunga
My dear Kepler, what would you say of the learned here, who, replete with the pertinacity of the asp, have
steadfastly refused to cast a glance through the telescope? What shall we make of this? Shall we laugh, or
shall we cry?
–Brev från Galileo Galilei till Johannes Kepler
Galileo Galilei (1564–1642) är en av vår tids främsta vetenskapsmän. För eftervärlden är han kanske mest känd
för att ha utvecklat ett av de första teleskopen. Genom teleskopet kunde natthimlen studeras på ett helt annat
sätt än som tidigare varit möjligt. Många av hans upptäckter stödde den heliocentriska världsbilden, d v s
att jorden rör sig i en bana runt jorden. Genom att ifrågasätta bilden av jorden som universums mittpunkt
lyckades han reta upp den katolska kyrkan och sattes i husarrest under de sista åren av sitt liv. Det dröjde ända
till 1992 tills dess att den katolska kyrkan formellt medgav att Galileos världsbild var korrekt!
Trots att Galileo är mest känd för sina insatser inom astronomin är det kanske hans experiment med fallande
kroppar som har fått störst betydelse för vetenskapen. I sin Dialogue Concerning Two Chief World Systems
diskuterar Galileo några viktiga iakttagelser gällande pendeln. Dessa var:
• Pendeln återgår mycket nära till den höjd varvid den släpptes.
• Alla pendlar kommer slutligen i vila.
• Svängningstiden påverkas inte av pendelns tyngd.
• Svängningstiden är påverkas inte (vid små svängningar) av pendelns utslag.
• Svängningstiden är påverkas av pendelns längd.
Dessa påståenden är utgångspunkten för denna hemlaboration där ni skall ta reda på vad som påverkar
pendelns svängningstid och fylla i tomrummen ovan. Slutligen skall ni nyttja Galileos upptäckter för att
konstruera en enkel “klocka”.
Utförande
För att kunna utföra detta experiment så behöver du lite utrustning. Tillverka en enkel pendel genom att ta en
bit sytråd och fästa en liten vikt i den. Häng upp pendeln någonstans i ditt hemma-laboratorium. Använd t ex
ett liten sten eller en bit rullad modellera eller något liknande som vikt. Om du gör pendellängden kring 20 cm
så kan det vara lämpligt att låta vikten vara ungefär stor som en ärta (eller mellan storleken av ett riskorn och en
köttbulle av typen Mamma Scan). Naturligtvis så kan du förstås prova andra dimensioner på din pendel också.
Använd sen linjal eller måttband, en våg för små vikter (brevvåg, köksvåg) och tidtagarur eller annan klocka
med sekundvisare för att bl a studera betydelsen av pendelns längd och vikt för dess svängningstid. Du kommer
att behöva variera pendelns längd (trådens längd) samt pendelns massa genom att använda olika vikter.
Om det inte står angivet något annat, så skall du låta pendeln göra enbart små utslag (vinkeln mellan jämviktsläget
och en av de två vändlägena skall vara liten).
5

Nedan följer frågorna ni skall försöka svara på: fyll i direkt på papperet. Riv ut det sedan och lämna in
det till oss.
Frågeställningar
Figur 3: Kan den månne passa som pendel?
• Sätt fart på pendeln. Den kommer att svänga fram och tillbaks mellan två olika vändlägen. Mitt emellan
dessa lägen finns det s k jämviktsläget. Förklara varför det kallas så!
Pendeln svänger lika långt åt bägge hållen runt detta jämviktläge. I jämviktsläget kan pendeln hänga
stilla i “jämvikt”. De två krafterna som verkar är tyngden och snörkraften och dessa tar ut varandra.
• När pendeln svänger fram och tillbaks sker en kontinuerlig omvandling mellan olika energiformer. Vilka
är dessa och hur ser fördelningen mellan dessa ut under en hel svängning? Vilken energiform har
pendeln t ex när den är i sina vändläge och när den passerar jämviktsläget?
Kinetisk och potentiell energi. I vändlägena (högst uppe) har pendeln enbart potentiell energi (lägesenergi).
När pendeln passerar jäviktsläget längst ner är det bara rörelseenergi. Däremellan så har
penedeln båda energityper. På väg mot ett vändläge minskar rörelseenergin lika mycket som lägesenergin
ökar.
• Enligt energiprincipen så kan energi aldrig förstöras utan bara omvandlas från en form till en annan.
Utifrån denna princip så skulle man kunna tro att pendeln skulle svänga fram och tillbaks för all framtid.
Av erfarenhet vet vi att den inte kommer att göra det. Förklara varför!
Energi försvinner från pendelsystemet främst p g a friktion mot luften (luftmotstånd).
• Mät tiden det tar för gungan att utföra en hel svängning. Vad menar man med en hel svängning?
Den tid det tar för pendeln att röra sig från ena vändläget, förbi jämviktsläget till det andra vändläget,
och så tillbaks och till första vändläget igen. Man kan även t ex mäta en hel svängning från det att
pendeln passerar jämviktsläget (exempelvis åt vänster) och tills dess pendeln passerar samma läge
igen (åt sammma håll, d v s åt vänster).
6

• Det kan vara lite mättekniskt svårt att mäta upp denna tid. Förslagsvis mäter man tiden för 10 hela
svängningar och dividerar med 10. Varför är detta praktiskt?
Man minskar mätfel genom att mäta över många svängningar. Då spelar det inte lika stor roll att man
knäpper av och på tidtagaruret vid exakt rätt tidpunkt. Mätfelen divideras med 10!
• Händer det något med svängningstiden om man låter pendeln börja på olika ställen i svängningsrörelsen?
(Man kan till exempel starta den i vänstra läget eller i högra eller ge den en lite knuff när den befinner
sig längre ner). Förklara dina observationer!
Nej. Pendelrörelsen kommer att se likadan ut oberoende av var man startar den i sin rörelse.
• Hur påverkas pendelns svängningstid av dess vikt? (Är det någon skillnad i svängningstid om olika
tunga personer gungar i en lekpark eller om gungan är tom?)
Pendeltiden påverkas ej av pendelviktens tyngd så länge vikten inte får för stor rumslig utsträckning.
Då kommer ju luftmotståndet att påverka pendelrörelsen märkbart.
• Hur påverkas pendelns svängningstid av dess längd?
Ju längre pendelsnöre desto längre blir pendelns svängningstid.
• I en moraklocka så finns det pendlar som svänger fram och tillbaks. Hur skall man göra för att ställa en
sådan klocka? Har alla moraklockor lika långa pendlar?
Man justerar pendelvikten uppåt eller neråt. På så vis så ändrar man pendelns effektiva längd och
därmed pendelns svängningstid. Svängningstiden beror av gravitationen (d v s om vi är på månen eller
på jorden) samt av hur lång pendeln är. Detta betyder att alla klockor (på ett ställe på jorden) måste
vara lika långa om de ska ha en svängningstid på t ex 1 sekund. Det finns dock eventuellt möjlighet
att ha andra pendellängder i Moraklockor om man i urverken på Moraklockorna kan åstadkomma
olika utväxlingar med hjälp av kugghjul och liknande.
• Hur påverkas pendelns svängningstid av dess utslag? Prova att låta pendeln göra olika stora utslag
genom att variera den höjd från vilken vikten släpps (låt dock pendeln fortfarande göra små utslag).
Svängningstiden beror ej av hur stora utslag pendeln gör så länge utslagen är små (ett par grader).
• Hur påverkas pendelns svängningstid om du låter pendeln svänga med stora utslag)?
Svängningstiden blir längre för stora utslag.
• Använd nu dina nyvunna kunskaper för att konstruera en “klocka” som gör en hel svängning per sekund.
Låt er pendel göra enbart små svängningar. Vilken pendelvikt och pendellängd använder du? Beskriv
konstruktionen av din pendel!
Teoretiskt sett borde pendeln vara 24,8 cm. Om man provar sig fram så är det inte säkert att man får
exakt detta värde. Detta beror på mätfel och att luftmotstådet påverkar etc.
7

• I denna hemlaboration har du har mätt längd, vikt och tid för olika saker. När man gör experiment är
det viktigt att ha en uppfattning hur säkra ens observationer är. Man frågar sig t ex om resultatet är
tillförlitligt. Vilka anser du vara de viktigaste felkällorna i försöket?
Mätning av tiden (t ex p g a reaktionstiden). Pendelns längd. Luftmotstånd. Svårt att alltid släppa
pendeln likadant i försöken. Svårt att uppskatta pendelviktens tyngdpunkt.
• Vi har under denna hemlaboration antagit att pendeln är en s k matematisk pendel, d v s att pendelns vikt
inte har någon utsträckning och att tråden är oelastisk. Detta är förstås inte fallet för många pendlar i
verkliga livet (t ex gungan på en lekplats). Tror du att det skulle bli någon skillnad i ditt resultat om din
pendel hade varit helt matematisk?
Med bättre mätmetoder skulle man uppmäta en skillnad mellan en matematisk pendel och en vanlig.
Våra mätmetoder är dock inte tillräckligt noggranna för att man ska se detta egentligen. För en
matematisk pendel ska snöret dessutom vara masslöst.
8

Namn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Epost:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Hemlaboration 3: Fysik i köket
Om något kan gå åt snett, så gör det det
–Murphys Lag
I köket kan man göra en mängd olika roliga och intressanta fysikexperiment. I den här hemlaborationen
skall du få testa en rad olika experiment och trick man kan utföra enbart med hjälp av den utrustning som
finns tillgänglig i ett vanligt kök. Du kommer att få studera många olika grenar av fysiken: mekanik, optik,
termodynamik, elektromagnetism och till och med modern fysik! Så plocka fram förklädet och ta på dig
kockmössan, så går vi in i köket och börjar laga några fysikaliteter...
Utförande
Figur 4: Nu skall vi göra fysikexperiment!
I denna laborationshandledning finns en rad olika fysikexperiment beskrivna. Utför dessa! Studera noga vad
som händer och försök förklara varför saker och ting händer. De flesta förklaringar (dock inte riktigt alla —
i några fall får du försöka klura ut svaren själv med helt egna ord) finner du i det vi har diskuterat under kursen.
Tanken är alltså att du, i denna hemlaboration, skall utföra experiment hemma i sann vetenskaplig anda.
Gör experimenten. Observera vad som händer, skala bort allt det som inte har någon större påverkan på
händelse förloppet och försök förstå. Du får utnyttja den kunskap du har tillgodogjort dig under kursen och
tillämpa de teorier du känner till från andra situationer på dessa köksexperiment. Om du inte tycker att du
har funnit en korrekt fysikförklaring till något eller några av dina experiment, så är det inte hela världen. Gör
så gott du kan: skriv ner dina observationer och teorier.
Var noga med att anteckna alla dina (relevanta) observationer och förklaringar i anslutning till varje experiment
och frågeställning. Använd de streckade linjerna i denna laborationshandledning till dina anteckningar
(om detta inte räcker så får du skriva på lösa papper). Riv ut och lämna in till dina lärare.
Du bör kunna göra de flesta experimenten. Om det finns något experiment du inte kan göra (t ex om du
inte äger eller kan låna en mikrovågsugn) så skriv ner och motivera din orsak till att du inte kan göra experimentet.
Dock skall allra minst 80 % av experimenten utföras.
9

Frågeställningar i köket
Här nedan följer experimenten. Dessa är för övrigt indelade i olika kategorier.
Frukost
• När du sitter vid frukosten och läser din morgontidning så kan det hända att du vill riva ut något ur
tidningen (kanske en annons över var man kan köpa någon vara till riktigt fyndpris). Har du tänkt på
att det alltid är lättare att riva i en riktning i tidningen än en annan. Vad beror det på? Undersök! Gäller t
ex detta för alla tidningar (morgontidiningar, kvällstidningar, reklamtidningar, ...). Gäller det rent av för
vanligt skrivpapper?
Pappersfibrerna i ett tidningspapper ligger generellt sett åt ett håll. Det är lättare att riva längs med
fibrerna. Papperet är då mer hållfast i den andra riktningen vilket är viktigt för pappersindustrin:
papperet får ju inte gå av när man trycker tidningar (man trycker i en löpande pappersbana.). Andra
typer av papper kan ha fibrerna i mer slumpmässig riktning.
• Till frukost dricker man ofta te. Man kan faktiskt göra en enkel varmluftsballon av en tepåse. Klipp upp
påsen på undersidan och töm ur teet. Tänd eld på undersidan. Vad händer? Förklara! Obs! Akta så att
du inte tänder eld på frukostbordet!
Påsen stiger uppåt eftersom varm luft är lättare än kall luft.
• Te dricker man ur trevliga muggar. Om du råkar vara den lyckliga ägaren av två liknande (lika stora
och samma material) muggar där den ena är svart och den andra är ljus (vit) så kan du testa detta
experiment. Häll hett vatten (te) i bägge muggar och mät temperaturen allteftersom teet svalnar. Sjunker
temperaturen lika fort i bägge muggar?
Temperaturen sjunker snabbare i den mörka koppen p g a högre värmeutstrålning från en mörkare
kopp.
• Kanske har du ditt frukostte i en termos. Hur ser den ut på insidan? Det finns ju både termosar av glas
och av metall, men hur funkar de egentligen? Varför hålls teet varmt?
Termosen består av en behållare av blanka ytor i dubbla lager med vakuum (ev luft) emellan. Värme
transporteras dåligt i vakuumet/luften mellan lagren. Insidan på termosen är blank och reflekterar
värmen inåt. Av samma anledning hålls köttet varmt om man sveper in det i aluminiumfolie.
• Innan man äter frukost har man ofta duschat och tvättat håret. När du ändå har hårtorken framme så
kan du prova detta experiment. Blås upp en ballong och bind ett snöre i den. Blås med en hårtork snett
uppåt. För in ballongen underifrån i luftströmen: Flytta ballongen längs luftströmmen tills den hänger
av sig själv ! Försök förklara varför ballongen svävar. Luften strömmar snabbt på ballongens ovansida.
Trycket på undersidan av ballongen är högre än på ovansidan. Därför får man en lyftkraft på ballongen.
Ballongen trillar dock inte av luftströmmen från hårtorken. Detta beror på att luftströmmarna
runt om ballongen åstadkommer tryckkrafter inåt mot mitten p g a att luften måste böjas av runt
ballongen (Bernouillis ekvation). Experimentet går att göra med t ex pingisbollar också.
Äggande
10

• Ta ett kokt och ett rått ägg. Sätt snurr på dem på ett bord och stanna av dem genom att lägga händerna
på dem lite lätt. Vad händer med de två äggen? Kan man skilja på ett rått och ett kokt ägg på detta sätt?
Varför?
Det kokta ägget stannar men det okokta fortsätter snurra p g a dess flytande innehåll inte har stannat
upp (p g a sin tröghet). Skalet på det kokta ägget är i direkt kontakt med den kokta insidan, och man
kan därför lättare få stopp på rotationen.
• Lägg ett ägg i en tom kastrull. Spola vatten från kökskranen mitt i kastrullen. Vad händer? Förklara!
Ägget rullar in mitt under vattenstrålen. (Detta händer om ägget ligger någorlunda i mitten av kastrullen
från början.) Förklaringen till detta är densamma som den som är beskriven i den sista av
frukostfrågorna.
• Ta ett skalat, hårdkokt ägg. Ta en flaska eller karaff eller liknande som har en öppning som är lite mindre
än ägget (ägget skall just så pass inte falla ner i öppningen om det ligger ovanför). Värm flaskan i hett
vatten eller kasta ner 2–3 brinnande tändstickor på bottnen. När flaskan är varm (t ex när tändstickorna
precis har brunnit ut) så lägger du ägget på öppningen. Ägget kommer att sugas ner i flaskan. Varför?
Hur gör du för att få ut ägget igen om du inte vill sticka sönder det nere i flaskan?
Trycket inuti flaskan minskar när den tilltäppta flaskan svalnar. Ägget sugs då ner i flaskan (trycket
utanför är större). För att få ut ägget kan man vända flaskan upp och ner och värma den så att trycket
inuti ökar.
• Man kan få ett rått ägg att flyta i väldigt salt vatten. Fyll ett glas till hälften med ordentligt salt vatten
och försök att försiktigt fylla på med osaltat vatten ovanpå utan att de två vätskorna blandas. Nu bör
du kunna lägga ner ett rått ägg försiktigt så att det flyter mitt emellan bottnen och vattenytan i glaset.
Förklara hur detta fungerar. Du kan också prova att mixa en saltvattenlösning med precis lagomt hög
salthalt så att ägget kan flyta på vilken nivå som helst. Varför kan det göra det?
Ägget har högre densitet än vanligt vatten och lägre densitet än salt vatten. Man kan mixa med
saltlösningen så att densiteten på denna blir exakt densamma som för ägget. Då kan ägget flyta på
vilken höjd som helst.
Att korka upp och halsa en flaska
• Ta en läskedrycksflaska och öppna den. Studera noggrant flaskans öppning när den öppnas. Ser du en
vit gas? Vad är denna gas och varför dyker den upp? Hur känns gasen om du sätter ett finger ovanför
flaskan? (Som ledning kan du tänka på vad som händer när du pumpar ett bildäck eller ett cykeldäck.
Vad händer då med däckets temperatur?)
När man öppnar flaskan så sänks trycket (det är ett övertryck i flaskan när den är oöppnad — det
är detta övertryck som egentligen håller bubblorna “på plats” inuti läsken.). När trycket sjunker så
kommer temperaturen att sjunka (det motsatta händer när man pumpar ett cykeldäck: trycket i däcket
ökar och däcket blir varmt). Vattnet som tidigare var bundet i luften kommer att kondensera och bilda
små vattendroppar. Dessa vattendroppar syns vitaktiga p g a att ljusstrålar sprids åt alla håll.
• Ta en tom flaska och fyll den med kranvatten. Vänd flaskan upp och ner (med viss finess...). Du bör
kunna få vattnet att sluta rinna (eller åtminstone rinna ojämnt) ur flaskan även om den inte är tom.
11

Varför händer detta?
Vattnet försöker rinna ut och luft ta sig in. Lufttrycket utanför försöker dock hålla kvar vattnet inuti
flaskan. Om lite vatten tar sig ut utan att luft tar sig in så blir trycket inuti flaskan lägre än det som är
utanför. Man får alltså en kraft som trycker kvar (alternativt bromsar ner vattnet till stötvis flödande)
vattnet i flaskan.
• Om man tappar ett rått ägg i golvet så går det sönder. Man kan dock tilverka en fallskärm åt ägget (med
hjälp av t ex en påse och lite tejp). Dock så funkar inte fallskärmen alltid... För att få ett ägg att klara
ett fall så kan man istället göra en ganska stor strut (kon) av ett vanligt papper och tejp. Stoppa ägget i
struten och släpp hela ekipaget mot marken med strutens spets först. Ägget kommer att hålla! Förklara
varför det funkar! (Ledning: jämför deformationszonen på bilar.)
Struten kommer att fungera som deformationszonen på en bil. För att få stopp på ägget måste man
påverka ägget med en viss bestämd impuls (d v s kraft gånger tid). Genom att låta kraften verka under
en längre tid (den tid som det tar att knyckla ihop struten) så kommer kraften att bli mindre och ägget
kan hålla.
Kylda drycker
• Ta ett glas och fyll det med riktigt kallt vatten. Efter ett litet tag så är glaset fuktigt på utsidan. Varför blir
det så?
I luften finns vatten i gasform inblandat. Denna vattenånga kondenserar till flytande form när temperaturen
sänks.
• Vad tror du skulle hända om alla isberg i haven smälte? Skulle vattennivån stiga då? Detta kan du testa
med hjälp av saker som du har i ditt kök. Ta en “lagomt stor” isbit ur frysen och lägg det i ett glas som
är “lagomt” fyllt med kranvatten. Notera vattennivån innan isbiten läggs i och vattennivån när isbiten
smälter. (Du måste konstruera ditt experiment så att vattennivån är lätt att avläsa och så att vatten inte
avdunstar). Steg vattnet? Förklara! Spelar det någon roll om vattnet och/eller isen består av saltvatten?
Vattenytan stiger inte. Det otinade isberget trycker undan en viss mängd vatten. Tyngden av detta
vatten är precis detsamma som tyngden av isberget (Arkimedes princip). Då isen smälter och blir
vatten får den ju precis samma volym som den som var undanträngd i början.
• När vi ändå funderar kring isberg så kan du passa på att kontrollera hur stor del av isberget som ligger
under respektive ovanför vattenytan. Man brukar ju säga att bara 10% av isberget syns ovanför vattnet.
Varför är det så?
Arkimedes princip säger att tyngden av den undanträngda vätskevolymen är lika med vätskans
lyftkraft och därmed det flytande föremålets tyngd. Vatten i fast form (is) är dock större än vatten i
vätskeform (10% större).
• Saltvatten och sötvatten beter sig på olika sätt. Varför? Kan du t ex få en saltvattensisbit att sjunka i
sötvatten?
De har olika densitet. Saltvattensisar hör högre densitet.
12

• Lägg en isbit på bordet. Fukta en bit garn ordentligt med vatten. Lägg garnet över isbiten. Strö salt över
isbiten och garnet (går bäst med en saltströare). Vänta i 10 sekunder. Försök lyfta isbiten i garnet! Vad är
det som har hänt och varför?
Isen smälter när man saltar (om inte isen är alltför kall) eftersom smältpunkten för is sjunker p g
a saltet. När is smälter åtgår energi och temperaturen sjunker då. Denna energi tas till stor del från
vattnet i det fuktiga garnet. Det fuktiga garnet fryser därför fast.
Att koka på spisen
• Hetta upp en spisplatta. Droppa några vattendroppar på plattan. Hur beter sig dropparna? Varför?
Vattendropparna hoppar/rullar runt på plattan. Yttersta skiktet på dropparna förångas i kontakten
med plattan. Det bildas ett halt lager mellan droppen och plattan. Detta skikt leder inte värme så bra
så resten av droppen behöver inte förångas på en gång utan droppen kan halka omkring istället ett
tag. Ytspänningen håller för övrigt ihop droppen till en liten kula.
• Du har säkert glömt att stänga av en spisplatta någon gång. Efter ett tag blir plattan alldeles röd av hetta?
Varför blir den röd?
Alla varma objekt sänder ut strålning. En mycket het spisplatta (som inte får avge mycket sin värm
till tevatten eller liknande) avger mycket strålning. Temperaturen på denna strålning bestämmer
våglängden på denelektromagnetiska strålningen som sänds ut. För en het spisplatta så kommer en
del av strålningen att avges inom den röda och infraröda delen av det elektromagnetiska spektrumet.
• Koka upp en kastrull vatten på plattan och värm upp ugnen till hundra grader. Fundera nu övar vad du
helst skulle undvika göra: stoppa fingrarna i det kokande vattnet eller i den varma ugnen. Varför? Både
ugnen och vattnet har ju samma temperatur, eller hur?
Vatten leder värme mycket bättre än luft, vilket gör att ett finger lättare värms upp av hett vatten än
het luft.
• Kan du förresten förklara varför det kan stå i matrecept: “... grädda i vattenbad i ugnen i 175 ◦ ...”? Vad är
poängen med vattenbadet?
I vattenbadet får man en stabil tillagningstemperatur på 100 ◦ eftersom detta är vattnets kokpunkt.
Sen så kan ju en högre luftfuktighet i ugnen också spela roll för matlagningen i vissa fall...
• Tänk dig att du sitter skeppsbruten mitt ute på en öde ö i havet. Det finns inget sötvatten i eller runt sjön.
Hur gör du för att avsalta havsvattnet? Testa hemma på spisen att tillverka avsaltat vatten. Kan man
göra motsvarande fast med kaffe istället? Kan man sila ur kaffet från vattnet på något sätt?
Man kan koka vattnet och fånga upp ångan på något sätt, t ex på ett lock eller i en plastpåse. Ångan
är inte salt eftersom nästan inget av saltet följer med vattenmolekylerna upp i luften när vattnet
förångas. På den öde ön kan man även t ex filtrera vattnet genom marken.
• Alla som har kokat palt “from scratch” någon gång (och inte bara värmt upp färdiggjord palt från
snabbköpet) vet att den råa palten ligger på bottnen av det kokande vattnet i kastrullen. När palten
13

är klar så stiger den upp till ytan. Varför gör den det? Vad har hänt? För att du inte skall behöva
experimentera med riktig paltsmet, så kan du istället göra ett försök med klimp (blanda mjöl med kallt
vatten till en gröt och låt små klumpar koka i vatten).
Densiteten på palten minskar när palten kokar (luft som är innestängd inuti palten ökar sin volym
så att hela palten blir lite större men paltens vikt är någorlunda konstant). Därför stiger palten uppåt.
Samma sak händer när man kokar frikadeller eller klimp...
Fruktpaus
• Ta fram en citron (eller någon annan tillräckligt syrlig frukt), en kopparspik och en zinköverdragen spik.
Tryck ner spikarna i citronen. Se dock till att de inte kommer i kontakt med varandra. Koppla dessa
två spikar till en liten glödlampa (en sådan som finns i ficklampor t ex). Använd t ex koppartråd eller
liknande för att få god kontakt med lampan. Lyser den? Varför? Fungerar det med andra frukter eller
andra spikar?
Man brukar säga att ett galvaniskt element (batteri) bildas: Två olika metaller samt en jonlösning
(citronen), d v s en vätska som innehåller fria laddade partiklar (joner och elektroner) som kan leda
ström. Andra frukter går också att använda.
Mikrovågsugnen
• Lägg in en glödlampa (glödtråden behöver inte vara hel — varför?) eller ett litet lysrör (använd ett
gammalt lysrör eftersom det kommer att bli obrukbart efter experimentet) i mikrovågsugnen. Se till att
lampan eller lysröret inte nuddar väggarna/taket på ugnen. Man kan t ex ställa glödlampan i en gammal
porslinsmugg. Ställ även in ett glas vatten så att du inte överbelastar ugnen när du slår på den. Kör
ugnen ett litet tag (kör inte för länge). Börjar lampan lysa? Varför?
Den lyser. Gasen i lysröret påverkas av det elektriska fältet i mikrovågsstrålningen så att gasens
atomer börjar röra sig och krocka med varandra. Gasens atomer exciteras när de kolliderar med
varandra (energi från kollisionerna används till att excitera atomerna). Atomerna lyser när de går
tillbaks till grundtillståndet.
• Tillverka (i frysen) en isklump med ett hål. (Häll t ex vatten i en behållare och ställ in i frysen, men plocka
ut den innan allt har hunnit frysa.) Häll vatten i hålet i isklumpen, mät vattnets temperatur, och ställ in
isklumpen i mikrovågsugnen. Kör en kort stund, ta ut isklumpen med vattnet och mät temperaturen på
vattnet i isklumpen. Vad har hänt? Är vattnet varmare? Varför har inte isen smält? Förklara!
Vattnet blir varmare men isen har inte smält. Is absorberar mikrovågor betydligt sämre än vatten i
flytande form. I is är ju vattenmolekylerna mycket mer fast bundna så det är inte lika lätt att öka deras
värmerörelse. Dessutom behövs mycket mer energi för att smälta is än att värma vatten.
• Häll lite matolja i ett glas och lite vatten i ett annat och mäter temperaturen på de två vätskorna innan
du sätter in de båda glasen i mikrovågsugnen samtidigt. Kör mikron en stund, ta ut glasen och mät
temperaturen på de två vätskorna. Vad har hänt med temperaturen i de båda glasen? Förklara!
Vattnet blir varmare än oljan. Vattenmolekyler är dipoler som börjar vibrera under inverkan av
mikrovågorna, vibrationen orsakar friktion mellan molekylerna och ger upphov till värme. Oljemolekylerna
däremot är långa kedjor som inte är så rörliga och därför inte lika påverkbara av
14

mikrovågorna.
Balansvåg
• Tillverka en enkel balansvåg (gungbräda) genom att balansera t ex en bricka eller något annat avlångt
och platt på något smalt och avlångt. Ställ ett glas med vatten på vardera sidan så att vågen balanserar
i jämvikt. Vad händer när du stoppar ner ett finger eller handen i ett av glasen. Tippar vågen eller står
den fortfarande horisontellt? Förklara!
Vågen tippar över åt det håll man trycker. När man stoppar ner fingret så vidarebefordas trycket till
glasets botten som i sin tur trycker mot bottnen. Vatten nivån stiger i glaset när man stoppar ner
fingret och trycket vid bottnen ökar därmed. Fingret tränger undan en mängd vatten som motsvarar
vattnets lyftkraft (Arkimedes princip). Denna lyftkraft gör att vågen inte tippar över lika mycket som
om man hade tryckt direkt på vågen.
Ett glas vatten
• Ta ett glas och fyll det delvis med vatten. Ta sedan ett mindre glas och lägg ner en tyngd på botten av
det lilla glaset (t ex en nyckelknippa). Lägg nu ner det lilla glaset med tyngden i det stora så att det flyter
på ytan. Notera vattenytans läge. Vad händer om tyngden ligger på bottnen av det stora glaset istället
för det lilla, men låt det lilla glaset fortfarande flyta ovanpå. Vad händer med vattenytan? Förklara!
Vattennivån i det stora glaset blir högre när tungden (nyckelknippan) ligger i det lilla, flytande glaset.
För att glaset med tyngden ska flyta måste det tränga ur en sån stor vätskevolym som precis motsvarar
tyngden på glaset och nyckelknippan (Arkimedes). När tyngden ligger på bottnen av det stora glaset
så är det bara det lilla glaset som flyter efter som tyngden även stöds upp av bottnen. Därför behövs
inte lika stor vattenmängd undanträngas.
Mellanmål
• Du har säkert druckit färdigblandad saft med sugrör ur små tetraförpackningar. Då har du säkert också
provat att blåsa in lite luft i förpackningen via sugröret. När du slutar blåsa upp förpackningen så börjar
saften spruta ur röret. Varför det?
När man blåser in luft i förpackningen så ökar man trycket där inne så att det överstiger lufttrycket
utanför. Denna trycksskillnad vill utjämnas och det enda sättet är att blåsa ut luft genom sugröret.
Eftersom det finns lite dryck kvar på bottnen av förpackningen (vid ena änden av sugröret) så måste
detta blåsas ut för att luften ska kunna passera.
Att diska en ugnsplåt
• Ta fram en (kall) ugnsplåt. Ställ den horisontellt under kökskranen och spola vatten på den. Hur ser det ut
när vattnet landar på plåten? Hur ser det ut runt omkring. Ändras utseendet på vattnet på plåten om man
ändrar vattenflödet från kranen? Vad händer? (Ledning: relatera kring chockvågor runt överljudsdplan.)
Vattnet strömmar ut över en ungefärlig rund cirkel runt vattenstrålen (cirkeln blir större när man ökar
vattenflödet från kranen). Runt cirkeln bildas små vallar. Dessa vallar kan faktiskt ses som shockvågor
på samma sätt som det bildas shockvågor i närheten av ett överljudsplan.
15

Bubblande drycker
• Om man låter ett glas vatten stå framme en stund så kommer bubblor att dyka upp på glasets insida,
men var kommer dessa ifrån? Och vad avgör storleken och antalet bubblor? Vad händer med dessa om
man istället använder vatten med lite diskmedel i? Förklara!
Det finns luft löst i vanligt vatten. I vattenrören så är vattnet kallt och under högt tryck. Detta gör att
relativt mycket luft kan finnas löst i vattnet. När vattenglaset står framme ett tag (och kanske värms
upp något) så kommer en del av gasen att frigöras och bilda bubblor. Att bubblorna håller ihop,
hur stora de blir och hur bra de fastnar på glaset beror på vattnets ytspänning. När man häller i lite
diskmedel så minskas ytspänningen och stora bubblor orkar inte bildas. Endast små bubblor bildas
då.
• Blir det någon skillnad på bubblor i ett glas som står i kylen och ett som står i rumsvärme? Förklara!
I kalla vätskor kan mer luft vara löst än i varma. Om man därför tar (kallt kranvatten) och ställer i
kylen så bildas inga bubblor. Får glaset däremot stå ute i rumsvärme så värms vattnet upp och en del
löst luft kommer att fällas ut och bilda bubblor.
• Ta ett glas vatten som har stått i rumsvärme ett tag. Rör om med en sked så att bubblorna försvinner och
låt glaset stå framme ett tag till. Dyker det upp nya bubblor? Förklara!
När man rör om i vattenglaset efter det att det har stått framme ett tag så blir man av med den gas som
redan har bildat bubblor i glaset. Därefter bildas inga fler bubblor (om vi inte höjer temperaturen på
vattnet). Det har blivit ett jämviktsläge mellan hur varmt vattnet är och hur mycket luft som kan vara
löst i detta.
• Vad händer om du har kokat vattnet i förväg innan du låter det stå framme i ett glas. Dyker det upp nya
bubblor? Förklara!
När man kokar vatten så blir man av med en stor del av den lösta luften. Bubblorna man ser när man
kokar vatten består dels av denna tidigare lösta luft samt av förångat vatten när vattnet är tillräckligt
hett. Ett kokt vatten har alltså blivit av med det mesta av luften. Låter man sådant vatten stå framme
i ett glas så bildas i princip inga bubblor alls.
• Det bubblar när man kokar vatten. Koka upp lite vatten och studerar bubblornas storlek och antal när
vattnet sjuder samt kokar. Låt nu vattnet svalna litegrann och upprepa försöket igen. Blev resultatet
likadant? Förklara!
När man kokar vatten så avgår en stor del av den lösta luften i form av bubblor. Dessa bubblor dyker
redan upp när man sjuder vattnet (ofta är dessa bubblor små). Även vattenånga avgår förstås när
man kokar (ofta stora bubblor). (Se en tidigare uppgift.) När man kokar om samma vatten vid ett
senare tillfälle så kan det inte bildas fler luftbubblor eftersom luften redan har försvunnit. Enbart
vattenångebubblor kan bildas. Därför kommer det främst att bildas stora bubblor (vattenångebubblor)
när man kokar om vattnet.
Att duka
16

• Har du titta på din spegelbild i en sked någon gång. Gör det! Ser den likadan ut om du speglar dig i
utsidan och insidan. Förklara vad som händer! OM man tittar riktigt nära den konkava delen av skeden
så borde bilden vara rättvänd. Är den det? Finns det andra saker i ditt kök som är lättare att spegla sig i?
Från den ena sidan (konvex sida — baksidan av skeden) ser man en förminskad bild. Från den andra
sidan (konkav sida — insidan av skeden) ser man en förstorad bild. Notera att bilden i den konkava
sidan är rättvänd på nära håll och uppochnervänd på större avstånd. Även höger och vänster byter
plats i spegelbilden på ett visst avstånd. Andra saker man kan speglas sig i kan vara kakel, diskbänk,
kylskåp,...
• När du ändå håller på att duka och rotar igenom dina lådor med köksutrustning så kan du prova följande
experiment. Tänd ett stearinljus. Håll en hushållssil av metall över ljuslågan. (Akta så du inte tänder eld
på köket!) Försök att få lågan att tränga igenom metallnätet. Ljuslågan tränger inte igenom metallnätet.
Varför? Förklara!
Metallnätet är en bra värmeledare och leder därför bort värmen från lågan. Stearinlågan ovanför nätet
är därför för kall för att kunna brinna.
• Fortsätt att söka bland köksutrustning och verktyg. Leder olika bestick värme lika bra. Hur är det med
silver och rostfritt? Leder en skiftnyckel eller skruvmejsel värme? Vad händer om verktyget har ett
plastskaft? Hur mycket värme leder glas och porslin? Detta skall du få undersöka genom att lägga
en liten smörklick på ena sidan av det du vill mäta. Värm sedan en bit bort (lika långt bort för alla
testföremål) med ett ljus eller annan värmekälla. Smöret kommer att falla av först på det verktyg/bestick
som leder värme bäst. Vad i ditt kök leder värme bäst och vad leder sämst?
Olika material leder värme olika bra. Porslin, plast, tyg och papper leder värme bra (vakuum inte alls)
medan metaller (t ex koppar och silver) är goda ledare. Silver är något bättre än koppar på att leda
värme.
Att pynta middagsbordet
• När man dukar middagsbordet pyntar man ibland med ljus. När du ändå pysslar med värmeljusen så
prova följande experiment: Stoppa ett tänt värmeljus i en burk och skruva på locket. Släpp sedan burken
mot marken. Ljuset kommer att slockna efter ett par decimeter. Varför? Om du tror att det beror på att
syrtet har brunnit så kan du ju stoppa ett referensljus i en likadan burk som står stilla. Hur lång tid tar
det för ljuset att slockna då?
Varm luft (med koldioxid från förbränningsprocessen i ljuset) stiger vanligtvis. Detta sker dock inte
i det tyngdlösa fallet. Då stannar koldioxiden kvar alldeles i närheten av ljuslågan och inget friskt
syre kan tillföras. Tillslut kan ljuset inte brinna längre eftersom allt syre i närheten är slut och inget
mer tillförs.
• Man kan pynta ett bord med att ställa ut skålar med gelégodis t ex. Tag två godisbitar av gelétyp och lägg
i två glas. I den ena finns mättad sockerlösning och i den andra kallt vatten. Det är viktigt att lösningarna
är kalla, annars så kommer godisbitarna att smälta. Efter några timmar så tar man upp godisbitarna och
lägger dem bredvid en godis direkt från godispåsen. Det som kan observeras är nu att den godis som
har legat i vatten har blivit större och den godis som legat i sockerlösning har krympt. Varför?
Osmos: p g a skillnader i sockerkoncentration mellan sockerlösning, rent vatten och hallonet så kommer
vatten att röra sig så att det utjämnar skillnaden i sockerhalt. Hallonet i vatten sväller eftersom det
17

tar upp vatten för att minska sockerkoncentrationen i hallonet. Hallonet i sockerlösningen krymper
när vatten strömmar ut från hallonet.
Efterrätt
• Ta choklad (eller ost eller något annan mat som smälter) och lägg på ett mikrovågssäkert fat. Ta ut den
roterande plattan ur mikron (eller slå av rotationsfunktionen) eftersom du inte vill att chokladtallriken
skall snurra medan den värms. Hetta upp chokladen i mikron i ungefär 20 s (hur lång tid som behövs beror
på din ugns effekt) på full effekt. Du kommer att se att vissa fläckar av chokladen är smält medan andra
inte är det. Avståndet mellan två smälta fläckar är en halv våglängd hos mikrovågsstrålningen. Frekvensen
på mikrovågorna brukar man ofta finna tryckta bakpå ugnen eller i en manual (frekvensen brukar ofta
vara kring 2,5 GHz eller 2500000000 Hz). Använd informationen om strålningens våglängd och frekvens
för att räkna ut ljusets hastighet (hastigheten är lika med våglängden multiplicerat med frekvensen).
Förklara varför man kan räkna ut hastigheten på detta vis! Att fundera på: är detta ljushastigheten i luft
eller i chokladen.
När man slår på ugnen så kommer mikrovågor att genereras inuti ugnen. Dessa vågor studsar mellan
väggarna. Storleken på ugnen är vald så att det bildas en stående våg av dessa mikrovågor. Där vibrationerna
i den stående vågen är störst (bukar) så kommer chokladen att smälta mest. I noderna (där den
stående vågen rör sig minst) så sker smältningen mycket långsammare eftersom den endast orsakas av
att värme flödar från de upphettade regionerna runt omkring till nodområdena. Avståndet mellan två
närliggande noder (alternativt två närliggande bukar) är en halv våglängd för mikrovågsstrålningen.
Kan det månne vara ljushastigheten i choklad som är den relevanta?
Kalorier i maten
• Så här efter efterrätten kan det ju vara på sin plats att fundera på hur mycket kalorier det finns i maten...
Ta en jordnöt och elda upp den (var försiktig så att du inte bränner ner köket!). Prova att elda en lika
stor bit franskbröd. Vad brinner längst? Varför? Prova gärna att elda upp andra små matbitar. Kan man
relatera tiden att brinna till kaloriinnehållet?
En jordnöt innehåller mer energi och brinner längre. Det är kemisk energi i exempelvis jordnötens
oljor som förbrukas. Ju mer kalorier i maten desto längre bör den brinna (generellt sett).
Ett glas mjölk på kvällen
• Ta ett rent och genomskinligt glas och fyll det med vatten. Lys med en stark ficklampa genom vattnet
(eller använd riktat, vitt ljus från någon annan lampa som passar). Håll ett vitt papper bakom glaset som
ljuset kan falla på. Droppa nu i lite mjölk i vattnet och rör om. Lys med lampan igen och fånga upp ljuset
på papperet. Vad har hänt? Hur ser det ut i glaset och hur ser det ut på papperet (kan du månne relatera
detta resultat till ett mycket vanligt fenomen på himlen)? Förklara! Hur liten mängd mjölk behövs? Vad
händer om man häller i mer mjölk? Blir effekten tydligare då?
Man får rött ljus på papperet. Från sidan ser det mer blåaktigt ut. Detta kan förklaras på samma
sätt som himlens blåa färg och solnedgångens röda: Ljus som rör sig genom ett medium (med små
partiklar i) kommer att spridas. Det blå ljuset sprids mest och det röda minst. Det ljus som har gått
lång väg genom mjölkblasket kommer därför att bli rödare.
18

• Kan du förresten förklara varför mjölk är vit?
De små partiklarna i mjölken (små fettpartiklar) gör att ljuset inte kan passera rakt igenom. Det sprids
istället. Ljus med olika färger studsar hit och dit och resultatet är att det ser vitt ut.
Egna experiment
• Har du några egna roliga experiment som du kan delge oss? Skriv ner och berätta!
19

Namn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Epost:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Vår stjärnhimmel
There are 10 11 stars in the galaxy. That used to be a huge number. But it’s only a hundred billion. It’s less
than the national deficit! We used to call them astronomical numbers. Now we should call them economical
numbers.
Jobba tillsammans i grupper om två och två när ni löser denna laboration.
–Richard Feynman (1918 – 1988)
• Figuren nedan visar det inre av solsystemet. Rita in i figuren den del av solsystemet som man kan se vid
lokal midnatt. (Lös denna uppgift innan du startar stjärnkarteprogrammet.)
Synlig del från jorden vid midnatt
Merkurius
Solen
Venus
Jorden
Mars
Figur 5: En skiss av det inre av solsystemet
Programmet Skymap startas från Windows under START-knappen nere till vänster. Klicka så på PROGRAMS/ASTRONO
Ställ dig i Umeå, d v s ändra dina koordinater under Option/Observer till latitud 63.47 N och longitud
20.27 E. Sätt “Tidszonen” till 120 minuter före UT. (UT betyder Universal Time, d v s normaltid i England.)
Välj datum till 1999–09–01. Titta på himlen klockan 19.00, d v s ändra tiden till 19:00 under Option/Time.
(Egentligen är det för ljust för att se några planeter klockan 19.00, men bortse från detta.) Du kan använda
knapparna N E S W för att titta i olika riktningar.
• Vilka planeter kan du se?
Mars, Pluto och Merkurius.
20

• Finns det någon eller några planeter som man ej borde kunna se vid midnatt? Varför?
Venus och Merkurius. De ligger inåt mot solen, dit vi inte kan titta vid midnatt.
Prova din hypotes genom att ändra tiden till 24.00.
• Om det hade varit mörkt just nu, skulle du då ha kunnat se Karlavagnen från Umeå? Karlavagnen är en
den av stjärnbilden stora björnen (Ursa Major)?
Ja, den syns.
Kontrollera om du kan se Karlavagnen under hela året, d v s titta vid ett antal olika årstider.
• Vad kan du säga om Karlavagnens läge i förhållande till ekliptikalplanet? Ekliptikalplanet är det plan
som jorden befinner sig i då den snurrar runt solen.
Man kan under nattetid se karlavagnen hela året. Den ligger i ungefär samma riktning som polstjärnan,
med andra ord nästan rakt norr om ekliptikalplanet.
• Borde man kunna se Karlavagnen från sydpolen?
Nej, jorden skymmer sikten.
Kontrollera om du tänkt rätt genom att “bege” dig till Sydpolen för att kolla.
Återvänd så till Umeå. Mitt inne i Umeå stad är det vanligtvis ljust p g a all artificiell belysning. Detta
medför att man bara bör kunna se stjärnor med en magnitud på 4 eller mindre. Skapa en stjärnkarta som ser
ut som natthimlen skulle göra om man stod i Umeå centrum. Magnituden ändrar man i programmet genom
att klicka på symbolerna med gula ringar i mitten. Försök finna Polstjärnan m h a Karlavagnen (se slutet av
denna laborationshandledning om du behöver lite hjälp).
• Hur bra stämmer det att Polstjärnan ligger rakt ovanför nordpolen 1 ?
Rätt bra, dock ett fel på ungefär en grad.
Om du finner det lämpligt så kan du ändra ditt synfält genom att i Option/Field of view sätta “view” till t ex
100 grader. Du kan även “zooma” in en stjärna genom att markera en rektangel runt stjärnan med hjälp av
vänster musknapp. Namnet på en stjärna kan du få genom att klicka med vänster musknapp på stjärnan.
Återvänd till Umeå igen och titta på Polstjärnan. (Under Window kan man gå tillbaka till tidigare position.)
• Hur kan man med hjälp av Polstjärnan avgöra vilken latitud man befinner sig på?
Du är på samma graders latitud på jorden som polstjärnan är grader ovan horisonten.
Så polstjärnan ligger alltså alltid norrut.
1 Vart vore det lämpligt att flytta observatören för att lättast kolla detta?
21

• Finns det också en stjärna som alltid ligger t ex österut? Se exempelvis rakt österut klockan 17:20 ikväll.
Ligger någon synlig stjärna rakt österut? Titta också norrut för att se om du kan se Polstjärnan. Ändra
sedan tiden till 23:00. Kolla åt öster och åt norr. Vad ser du? Vad beror detta på?
Nej, eftersom jorden rotera blir österut olika riktningar hela tiden.
• Finns det någon “polstjärna” vid sydpolen?
Nej, ingen synlig med blotta ögat. (Med tillräckligt låg magnitud.)
I Skymap finns också ett antal asteroider inlagda.
• Om du hade en bra stjärnkikare så skulle du i natt kunna se ett antal asteroider. Nämn någon/några av
dessa. (Under Search kan du få hjälp.)
Ceres, Pallas och Juno (Gäller Augusti 2003)
Med hjälp av detta program så kan man även studera hur stjärnhimlen såg ut långt tillbaka i tiden. Ändra
tiden 10 000 år bakåt, d v s till 8000 f.Kr. (B.C. på engelska).
• Kolla var Polstjärnan befinner sig. Vid denna tidpunkt hade vi istid. Kan man förstå hur dessa två saker
hänger ihop? (Ledning: Tänk på varför vi har sommar och vinter. Denna fråga är svår.)
Polstjärnan ligger inte ovanför nordpolen eftersom jordens spinnaxel ändrat lutning. (Både riktning
och även gradtal.) Hur mycket jordaxel lutar påverkar sommar och vinter. Vi istid är sommaren kall
och vinten mild och jordaxeln lutar mindre än nu.
Många astronomer har undrat om det fanns något särskilt starkt lysande på himlen för en si så där 2000 år
sedan. En astronom vid namn Molnar har forskat om detta
The pieces of the puzzle came together when Molnar charted an
intersection of the paths of the moon and Jupiter on April 17, 6 B.C
in the constellation Aries. That day, when the moon eclipsed Jupiter,
was the real first Christmas, Molnar says.
• Kontrollera om hans beräkningar är korrekta.
Ja, Jupiter kommer fram bakom månen, men det sker mitt på dagen så det gick nog inte att se....
En annan teori är att de tre vise männen såg det extra starka ljuset från Jupiter och Saturnus som råkade befinna
sig nära varandra på stjärnhimlen. De vise männen skulle alltså ha sett något år 7 f.Kr.
• Ta reda på var Saturnus och Jupiter befann sig under december 7 f.Kr. (B.C.). Är det smart att hela tiden
gå i riktning mot denna lysande prick om man vill gå raka vägen mot sitt mål?
Jupiter och Saturnus var nära varandra. Men att gå mot dessa är inte smart då denna riktning ändras
allt eftersom jorden snurrar. Följer man dessa under dygnets 12 mörka timmar går man i halvcirklar.
22

Polar Star
Figur 6: Hur man lättast finner polstjärnan med hjälp av Karlavagnen.
23