Ukens formel: Newton’s andre lov

Hei fineste lesere ♥ Ukens formel skal egentlig komme på fredager, men denne uken har jeg en ganske god unnskylding/forklaring på hvorfor jeg ikke fikk det til før nå: Denne uken skjedde det nemlig noe litt uvanlig (uvanlig som i noe man ikke gjør så ofte) - Anders og jeg ble plutselig eiere av ny og større leilighet! Vi har hatt en ganske intens leilighetsjakt nå den siste måneden pluss litt til, der vi visste at nå måtte vi finne noe, før Anders må gå in i sin PhD-innspurtsperiode, og vi plutselig ikke kan gjøre noe før om et år igjen. Så, plutselig på onsdag ettermiddag fikk vi tilslaget 😀 Hele torsdagen satt jeg i møte med Kjerneelementgruppen og diskuterte hva som skal være det viktigste man skal lære i naturfag i fremtidens skole, og på fredag hadde jeg en del arbeid å ta igjen på Blindern (siden jeg hadde vært to dage borte, i møter), og på fredag kveld måtte vi faktisk ut og feire leilighetskjøpet. I går morges dro vi på familietreff til Rendalen, og først nå kom vi hjem igjen, og endelig kommer ukens formel (uken er jo tross alt i over ennå 😉 ):

Jeg har faktisk gledet meg til jeg skulle ta tak i akkurat denne - en av de aller fineste, nemlig Newton's andre lov. Denne formelen (eller loven, som den kalles) er selve grunnsteinen i hele fysikk og beskriver hvor mye farten til en ting forandres (den akselererer) hvis man dytter på den med en kraft. Denne tingen kan være en bil, en pappeske, deg selv, eller et for eksempel et romskip. Man kom seg faktisk til månen med Newton's andre lov!

Den er egentlig bitteliten og veldig fin og søt og ser slik ut:

Newton's andre lov F=ma

F betyr kraft (force), m betyr masse (hvor tung), a betyr akselerasjon. Massen og akselerasjonen ganges med hverandre. Vi pleier å si "F er lik m ganger a". På overflaten til jorden så faller alle ting med samme akselerasjon, 9.81 \(m/s^2\) (enheten er meter per sekund i annen, og forklaringen av hvorfor det er denne rare enheten kan komme i et annet innlegg hvis det er interesse for det), alltid! Det er egentlig litt rart 🙂 Hvis du går inn i et lufttomt rom og slipper en tung kule og en lett fjær, så faller de faktisk akkurat like fort. Dette er ikke egentlig så veldig intuitivt, fordi vi sjelden er i lufttette rom, og da faller jo ikke en fjær og en kule like fort - men det er luft(motstanden) som gjør at fjæren faller saktere. I denne videoen er faktisk Brian Cox i et lufttett rom, og han slipper en bowlingkule og fjær samtidig... (me loves ♥ it):


Med Newton's andre lov kan vi regne ut hvor mye kraft jorden trekker på deg som menneske. Hvis du veier for eksempel 70 kilo (massen din er altså 70 kilogram) kan vi finne kraften jorden trekker på deg til å være

\(F = ma = 70\cdot 9.81 N = 686.7 N\). Bokstaven N betyr Newton som er enheten til kraft. Masse har enhet kilogram, akselerasjon har \(m/s^2\) og kraft har enhet Newton.

Hvis du hopper i fallskjerm blir du altså dratt nedover så du går fortere og fortere. Men når du står stille på bakken, så akselerer du jo ikke videre nedover mot jordens sentrum, og det er fordi bakken dytter deg oppover akkurat like mye som jorden drar deg nedover, slik at du står helt i ro. Hvis du hadde stått på månens overflate ville du også stått i ro, men månen trekker ikke like hardt på deg fordi den er mindre enn jorden. Derfor ville du, selv om massen din er 70 kg, veid mindre på månen enn du gjør på jorden! Faktisk veier du omtrent 6 ganger så mye på jorden som på månen. Dét betyr at musklene ikke trenger å være så sterke lenger.

 

Enda verre blir det hvis man er vektløs i verdensrommet slik som man er på den internasjonale romstasjonen (ISS, International Space Station). Å være vektløs er egentlig ganske dumt for mennesker og er grunnen til at astronauter kan få muskelsvinn ved å være i verdensrommet. Musklene blir ikke så mye brukt. Nå ser det ut til at vi mennesker kommer til å dra til Mars etterhvert, og da er det fint å finne på noe lurt så astronautene ikke mister alle musklene sine (da blir det tristefjes i romskipet). En løsning er å late som at man har gravitasjon.

Som jeg skrev over så drar jorden deg nedover med 9.81 \(m/s^2\) (det blir mindre og mindre når man drar vekk fra jorden i romskipet). Hvis vi nå får til å få denne akselerasjonen i romskipet så vil det kjennes ut som helt vanlig gravitasjon. Det er faktisk ikke mulig å skille gravitasjon og akselerasjon, og dette var noe Einstein kom på og kalte ekvivalensprinsippet.

Men å akselerere et romskip med 9.81 \(m/s^2\) koster ganske mye energi og gjør at man går fortere og fortere, noe som ikke nødvendigvis er lurt hvis man skal til Mars (da må man jo også bruke masse energi på å bremse). En måte å løse dette på er å lage kunstig gravitasjon i romskipet...

 

Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on LinkedInPin on Pinterest

3 kommentarer om “Ukens formel: Newton’s andre lov

  1. Helge Bjørkhaug

    Og grunnen til at man er vektløs ombord i romstasjonen, er at man faller ( like raskt som ISS ). Hvis jeg husker riktig, så er den 89% av det den er på jordoverflaten. Det er ISS sin horisontale hastighet på 28000 km/t som gjør at den "bommer" på jorden selv om den er utsatt for 0,89g.

    Svar
  2. Tor

    Newtons 3. er veldig artig, og jeg synes det er rart denne er "3.lov" for den er jo så vesentlig for forståelsen. Den skulle hett 1.lov mener jeg.

    Svar

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *