Fritt fall - systematiska undersökningar
Årskurs: F-9
Ämnesområde: Kraft och rörelse
Galileo Galileo, även kallad "Den naturvetenskapliga metodens fader", lär ha släppt en större och en mindre kanonkula från lutande tornet i Pisa. Till åskådarnas förvåning landade de olika tunga kloten samtidigt i marken.
Ett klassiskt experiment som visar på en grundläggande egenskap hos gravitationen/tyngdkrafen: Att alla föremål accelererar lika snabbt mot marken om luftmotståndet kan försummas.
Förutfattade meningar
Expermientet visar också på hur man genom att gå systematiskt tillväga kan ifrågasätta och motbevisa förutfattade meningar. I detta fall att tunga föremål alltid faller snabbare till marken än lätta.
Ett av skolans övergripande kunskapsmål är att eleven ska utveckla sin förmåga att genomföra systematiska undersökningar. Inom fysiken lämpar sig jämförelser av hur olika saker faller väl för att redan tidigt ta itu detta mål. Tyngdkraften ingår i undervisningens centrala innehåll från start i grundskolan men inspirationsmaterialet som presenteras här kan även ha relevans för förskolan.
Se även sidan Fritt fall i förskolan
Luftmotstånd
Före Galileo trodde man att föremål föll snabbare ju tyngre de var. Men vi vet ju från våra vardagserfarenheter att mycket lätta föremål kan falla väldigt långsamt, till exempel en fjäder eller ett maskrosfrö, och en lönnäsa kan singla sakta ned från trädet. Lätta föremål med stor yta faller långsammare och en fallskärm bromsar färden.
Det handlar om luftmotstånd. En större yta ger större luftmotstånd. Jämför att släppa ett hopknycklat papper och ett slätt papper. Utöka experimetet med att även släppa en boll. Spelar det någon roll från vilken höjd föremålen faller?
Jämför även att samtidigt släppa:
- Kottar, pinnar och stenar
- Litet gosedjur och stort gosedjur
- Olika stora studsbollar
- Pet-flaskor med olika mycket vatten
- Flaska som ligger ned eller står upp när den faller
- Sten med och utan fallskärm av papper
- Legofigur med och utan fallskärm
Maxhastighet
Redan ganska små barn kan med hjälp av väl valda föremål upptäcka att det finns en maxhastighet som ett föremål uppnår. Det vill säga att föremål som faller fritt har en största möjliga acceleration, den så kallade tyngdaccelerationen (g).
För att mäta tiden det tar att falla en kort sträcka krävs speciell utrustning. Men det är lätt att höra om det blir en eller två studsar när två studsbollar släpps mot golvet. Att bollarna når golvet samtidigt är en mycket mer grundläggande egenskap hos gravitationen än att tyngdaccelerationen hos oss råkar vara g=9.8m/s2.
På månen är tyngdaccelerationen bara en sjättedel av jordens, men när Apollo-astronauterna upprepade Galileos experimentet på månen och släppte en fjäder och en sten så landade de båda samtidigt.
(Skapad av Ann-Marie Pendrill.)
Elevundersökning i Södra Sandby
I en vetenskaplig artikel från NRCF i samarbete med byskolan i Södra Sandby presenteras hur en elevgrupp undersöker hur olika föremål faller. Till artikeln togs även ett video abstract fram som kan ses ovan.