Har du känt dig tyngdlös någon gång?
Hur kan vår tyngd ändras? Tag en fjädervåg (eller gör en egen med ett
gummiband och en linjal e.d.) och häng på en lagom stor vikt. Hur ändras
utslaget när du lyfter vikten uppåt eller sänker ned den? Vad händer om
du låter vikten och vågen falla tillsammans? (Glöm inte ta emot dem!)
Du kan också prova att åka hiss med en badrumsvåg. Hur ändras
utslaget då hissen startar/ bromsar på väg upp / ned?
Vad visar vågen mellan våningarna?
Ekvivalensprincipen
Galileos experiment i Pisa, då han jämförde hur fort olika föremål
faller, visar en mycket viktig princip "Tung massa = trög massa!" Den
tunga massan är den som ger upphov till gravitationskraften mg. Den
tröga massan kommer in i Newtons lag: F=ma. Vid fritt fall får vi då
a=g, oberoende av massa.
Har du provat att släppa olika föremål samtidigt och jämföra hur de
faller? Gör det! Tag penna, suddgummi, en boll eller vad du får tag
på. Men ett papper då? Ett slätt papper bromsas av luften, men prova att
knyckla ihop det och gör om experimentet. Kanske har ni på skolan en
vakuumpump där du kan få se en fjäder och kula falla.
Vad skulle hända på månen?
Apollo-astronauterna utförde Galileos experiment på månen -
vad tror du att de såg? (När du kommit fram till ett svar,
läs gärna en skämtsam presentation om
"Tunga kängor på månen")
Fler experiment
Det finns många experiment som visar konsekvenser av
ekvivalensprincipen. Prova t.ex. att göra ett par hål på olika höjd på
sidan av ett tomt mjölkpaket eller plastflaska. Fyll med vatten (helst
utomhus) och observera hur vattnet kommer ut från de olika hålen. Släpp
paketet/flaskan. Vad händer? Fler experimentförslag kan du hitta
på NASA sida om
mikrogravitation.
Fritt fall = tyngdlöshet
Astronauterna faller mot jorden, men rymdfärja, köttbullar och allt
annat faller precis lika fort. Newton
funderade över fall med olika utgångshastigheter och kom fram till att
en kropp skulle kunna falla precis i en bana. "Det behövs ett geni som
Newton för att kunna förstå att månen faller mot jorden, när alla kan se
att den inte gör det".
Nu kanske du förstår varför du känner dig tyngdlös i Uppskjutet - eller
när du hoppar från ett hopptorn.
Läs gärna om hur astronauten
Wubbo
Ockels beskriver upplevelsen av tyngdlöshet
i en text
"Space flight, a most unusual experience"
Den starka ekvivalensprincipen
Om du vill fundera vidare på relationen mellan acceleration och
gravitation kan det vara roligt att tänka på Einstein tog
ekvivalensprincipen som utgångspunkt för en hypotes att vi inte på något
sätt kan skilja på acceleration och gravitation. En konsekvens blir då
att även ljuset faller (annars skulle vi ju kunna skicka en ljusstråle
som fick visa vad som accelererades). Detta märks naturligvis inte till
vardags, men kan faktiskt observeras med ljus som passerar
tunga galaxer. Man pratar om "gravitationslinser".
Einstein förutsade att ljuset från en stjärna bakom solen skulle kunna
synas under en solförmörkelse pga denna effekt. Detta observerades 1919
och var en stor framgång för den allmänna relativitetsteorin.
Om du vill lära dig mer om relativitetsteorin kan du läsa Russell
Stannards böcker om Farbror Albert, som förklarar alla ideerna, utan att
fastna i ekvationer.
http://physics.gu.se/LISEBERG/tyngd2.html
A-M Pendrill, sept 1999,
senast uppdaterad 1 juli 2004