Jag har försökt koppla fenomenet luftmotstånd till materia. Jag har märkt att eleverna har en relativt god förståelse för fenomenet luftmotstånd men att de ser luften som en helhet, som en enda massa. De ser inte luft som små delar av något annat. Därför är begreppet materia väldigt abstrakt och svårtolkat för eleverna men även för mig som vuxen.
Materia är något som har en massa och finns i fast, flytande eller gasform. Ljus och elektrisk ström räknas inte som materia eftersom det är en form av energi. (http://www.ne.se.persefone.his.se/kort/materia)
Runt jorden finns atmosfären som är ett ca 1000 km tjockt hölje av gas. Atmosfären brukar delas upp i fyra lager, troposfären, stratosfären, mesosfären, och termosfären. De olika skikten skiljs främst åt av temperaturskillnader. Troposfären är det lager som ligger närmast jordytan och i detta lager finns ca 75% av atmosfärens massa. Här finns majoriteten av atmosfärens vattenånga samt nästan alla moln och luftföroreningar. Det är även i troposfären som allt väder utspelar sig.
Atmosfären består av olika gaser, vissa av dessa gaser anses vara permanenta eftersom deras koncentration inte förändras speciellt mycket. Dessa permanenta gaser som utgör mer än 99% av atmosfärens torra volym är kvävgas, syrgas och argon.
Allt är uppbyggt av atomer som alltid är i rörelse. Även luft består av atomer av olika slag. Luft är en sammansättning av olika gasatomer som far omkring i atmosfären. De gaser som har störst betydelse för oss här på jorden är kvävgas, syrgas, vattenånga, koldioxid och ozon. En atom är så liten att man inte ens kan se den i ett mikroskop, men detta betyder inte att de inte finns. En atom är uppbyggd av elektroner och en atomkärna, kärnan i sin tur består av protoner och neutroner. (Bogren, Gustavsson & Loman. 1999)
Desto längre upp i atmosfären man kommer desto tunnare blir luften, eftersom molekylerna är färre och med glesare mellanrum långt upp i atmosfären än nere vid jordytan blir inte heller luftmotståndet lika stort. Det innebär att om man släpper något från en väldigt hög höjd där luften är väldigt tunn, t.ex. ett flygplan så uppnår föremålet sin max hastighet snabbare än om det hade släppts från en lägre höjd där luften är tätare. Allt eftersom farten ökar på ett föremål som faller genom luften, ökar även luftmotståndet. Varje gång som hastigheten fördubblas, fyrdubblas luftmotståndet. Efter ett tag blir luftmotståndet så pass stort att det motsvarar hastighetsökningen och då har föremålet uppnått sin max hastighet. Hur hög max hastigheten blir beror bland annat på föremålets form och yta. (http://illvet.se/fraga-oss/hur-snabbt-faller-man-i-fritt-fall)
Man kan säga att luftmotståndet påverkas av temperaturen även om vi här på jorden inte märker av det. Varm luft har glesare mellan molekylerna och blir därmed lätt. I kall luft däremot är molekylerna tätt packade och luften blir tung. Det är av denna anledning som varm luft stiger och kall luft sjunker. (http://illvet.se/fraga-oss/varfor-ar-det-kallt-pa-hoga-hojder)
Vid vare rörelse vi gör finns ett motstånd i luften, även om vi inte alltid känner av det så finns det där. Det går att jämföra med motståndet vi får när vi befinner oss i vatten. De flesta vet att det är svårare att springa i vatten än på land. Det beror på att det i vatten finns fler vattenmolekyler på en viss yta än vad det finns luftmolekyler på en lika stor yta i luften. Vattenmolekylerna ger därmed ett större motstånd eftersom de är så tätt packade jämfört med luftmolekylerna.
Vi kan känna av luftmotståndet när vi exempelvis är ute och cyklar en dag då det är vindstilla. Ju snabbare vi cyklar desto mer fläktar det trots att vinden inte blåser.
Referenser
Bogren, J. Gustavsson, T. Loman, G. (1999). Klimatologi Meterologi. Lund: Studentlitteratur.
http://illvet.se/fraga-oss/varfor-ar-det-kallt-pa-hoga-hojder
http://illvet.se/fraga-oss/hur-snabbt-faller-man-i-fritt-fall
http://www.ne.se.persefone.his.se/kort/materia
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar