Att läsa grundskolans fysikböcker kan vara en omskakande upplevelse. Fysikersamfundet bör ta ett ansvar för att kunna stödja lärare och skolor i deras val av läromedel. En kommitté för att granska läromedel skulle kunna vara ett sätt att förstärka kontakter mellan olika delar av vårt utbildningsväsen.
I samband med tentamensrättning upptäckte jag att många av årets nyblivna studenter glömt bort den undanträngda luften i diskussioner kring en heliumballongs lyftkraft. Uppgiften var att uppskatta hur mycket helium som gick åt när Joe Kittinger 1960 åkte till 3 mils höjd och sedan blev den första människan i rymden genom att hoppa. Många trodde att det skulle gå åt 100 kg helium för att lyfta 100 kg. Jag tittade därför i ett par av grundskolans fysikläroböcker och letade efter Arkimedes fantastiska insikt att vätskans lyftkraft svarar mot "den undanträngda vätskans tyngd". Arkimedes "Heureka" saknas: böckernas diskussioner fokuseras huvudsakligen på densitet.
För ett barn som leker i badkaret med en båt är "den undanträngda vätskemängden" mycket påtaglig. Tonåringar minns nog hur det känns att vara liten och leka med plastbåtar i badkaret. "Vi tänkte på medeldensiteten" sa en av familjens tonåringar med ett fniss, medan den andra påpekade att hon kom ihåg att man fick tycka hårdare ju längre ned man tryckte båten. I den underbara boken "Thinking physics is gedanken physics" skriver författaren L. C. Epstein om en av hans fars favorit-fysikfrågor "Kan ett slagskepp flyta i ett badkar" (om badkaret bara är lite, lite större än båten). Att utgå från barnens erfarenhet måste underlätta förståelsen.
Textböckers behandling känns ofta som om man skulle gå nästan hela vägen upp på ett högt berg, genom buskar och träd. När så äntligen toppen blir synlig fortsätter man inte upp utan vänder om. Vänder om utan att få se utsikten, överblicken. Kommer tillbaka tomhänt, utan insikt. Vi får inte beröva barnen de svindlande upplevelserna som de riktigt stora, generella principerna kan ge.
Det finns dock ljuspunkter i textboksfloran. I mina barns skola finns några exemplar av flera olika böcker, så att barnen kan utnyttja möjligheten till olika framställningar. Desillusionerad får jag efter min dotters rekommendation tag på "Puls: Fysik för grundskolans senare del" (Sjöberg och Ekstig, Natur och Kultur, 1995). Bokens beskrivning inbjuder eleven att gå hem och prova, istället för att lära sig obegripliga kommentarer utantill. Låt oss få se mera sådant!
Plocka fram några fysikböcker och se hur olika begrepp behandlas. Exempel ur textböcker kan utgöra en god grund för diskussioner i lärarutbildningen. En problematisering av presentationerna bör leda till en fördjupad ämneskunskap och skulle vara ett nyttigt inslag i lärarutbildningens ämnesstudier. Richard Feynman berättar i "Surely you are joking, Mr Feynman" om sitt arbete i en lärobokskommitte och hur hans fru fick höra det ena vulkanutbrottet efter det andra från källaren där han läste textböcker. Kanske är det dags för vulkanutbrott från Fysikersamfundet?
"Om man lyfter en sten i vatten så känns den lättare än om man lyfter den i luft. Det beror på att stenen påverkas av en lyftkraft från vattnet. Om man lägger en kork på vatten, så flyter den. Det beror på att vattnets lyftkraft är lika stor som korkens tyngd. Att en sten sjunker i vatten beror på att i det fallet är stenens tyngd större än vattnets lyftkraft. För att ett föremål skall flyta på en vätska, ska föremålets densitet vara mindre än vätskans densitet" (Fysik 90, Undvall och Nilheden , Liber 1990)
Kanske vill eleven se en antydan om att lyftkraften på en kork faktiskt blir större än korkens vikt om hela korken nedsänks i vätskan?
I en senare upplaga, (Fysik Spektrum, Undvall och Karlsson, Liber 1995) har en faktaruta med "Arkimedes princip" tillkommit och en mild omarbetning av den övriga texten "Att en kork flyter beror på att vattnets lyftkraft är lika stor som tyngdkraften".
Gleerups NO Fysik (1997) utmanar eleverna med en inledning om Arkimedes problem med Herons guldkrona, introducerar därefter begreppet densitet och återkommer till Arkimedes och vattnet som rinner ur badkaret. Arkimedes mätning av kronan blir en volymbestämning genom vattnet som rinner ur badkaret - inte en jämförelse av kronans vikt i luften och i vattnet. Det kanske kan vara en ursäktlig förenkling. Den ger dock ingen hjälp på vägen till den kvantitativa insikten att lyftkraften blir precis lika stor som den undanträngda vätskans vikt.
Förordet "Vad är fysik" till "Puls: Fysik för grundskolans senare del" (Sjöberg och Ekstig, Natur och Kultur, 1995) inleds med en bild på Arkimedes och frågan "Vad tänkte Arkimedes när han låg i badkaret?" Ett par sidor senare diskuteras "flyta eller sjunka". Bl.a. diskuteras varför båten flyter: "1 dm3 järn väger ungefär 8kg, men båtens form gör ju att den tar mycket mera plats i vattnet än om det gällde en järnklump vilket som helst" På nästa sida diskuteras hur det känns att lyfta en tung sten i vattnet och Arkimedes princip introduceras: "När man sänker der ett föremål i vatten tycks det bli lättare. Men hur mycket lättare? Arkimedes princip säger: En vätskas lyftkraft på en kropp är lika stor som den undanträngda vätskans tyngd. I kapitlet Krafter kan du läsa mera om tyngd. En träbit som är lika stor som stenen, 10 dm3, väger bara 3 kg. Därför räcker det med att 3 dm3 av träbiten är under vatten för att den skall flyta. Om man trycker ner hela träbiten under vattenytan strävar den uppåt"