Atomer og molekyler, relativitetsteori, friksjon og gravitasjon. For ikke å nevne svarte hull. Fysikk er et slit!

Faget har mengder av regler og begreper, og noen svært sentrale, grunnleggende regler og ideer som alle andre sammenhenger bygger på. Disse konseptene må internaliseres før du kan komme videre i faget.

Nøkkelbegreper er hovedideene som lærerne ofte bruker mye tid på i undervisningen. Har du forstått nøkkelbegrepene, kommer du til å stå på eksamen!

Den gode nyheten er at det blir enkelt å gå i dybden når du først har forstått de grunnleggende begrepene. For å hjelpe deg på veien har vi i Superprof plukket ut og forklart noen helt sentrale nøkkelbegreper.

Les videre, og bli klok.

Plattformen som kobler privatlærere og elever
1. kurstime gratis!
Thomas
5
5 (11 Evaluering(er))
Thomas
Fysikk - Kjemi
350kr
/t
1. kurstime gratis!
Mia
Mia
Fysikk - Kjemi
400kr
/t
1. kurstime gratis!
Martin
5
5 (2 Evaluering(er))
Martin
Fysikk - Kjemi
160kr
/t
1. kurstime gratis!
Helene
Helene
Fysikk - Kjemi
250kr
/t
1. kurstime gratis!
Aliza
Aliza
Fysikk - Kjemi
150kr
/t
1. kurstime gratis!
Esmail
5
5 (5 Evaluering(er))
Esmail
Fysikk - Kjemi
200kr
/t
1. kurstime gratis!
Besserwisser
Besserwisser
Fysikk - Kjemi
800kr
/t
1. kurstime gratis!
Jishan
Jishan
Fysikk - Kjemi
100kr
/t
1. kurstime gratis!
Thomas
5
5 (11 Evaluering(er))
Thomas
Fysikk - Kjemi
350kr
/t
1. kurstime gratis!
Mia
Mia
Fysikk - Kjemi
400kr
/t
1. kurstime gratis!
Martin
5
5 (2 Evaluering(er))
Martin
Fysikk - Kjemi
160kr
/t
1. kurstime gratis!
Helene
Helene
Fysikk - Kjemi
250kr
/t
1. kurstime gratis!
Aliza
Aliza
Fysikk - Kjemi
150kr
/t
1. kurstime gratis!
Esmail
5
5 (5 Evaluering(er))
Esmail
Fysikk - Kjemi
200kr
/t
1. kurstime gratis!
Besserwisser
Besserwisser
Fysikk - Kjemi
800kr
/t
1. kurstime gratis!
Jishan
Jishan
Fysikk - Kjemi
100kr
/t
Se alle lærerne>

Fire fundamentale krefter

Det finnes fire fundamentale krefter i naturen som styrer all fysisk interaksjon, for både atomer og partikler som er mindre.

Disse fire er: tyngdekraften, elektromagnetisk kraft, og sterk og svak kjernekraft.

1. Blant alle kreftene er tyngdekraften den mest utbredte, men svakeste. Gravitasjonskraften virker mellom alle legemer, og dens innvirkning avhenger av hvor stor eller liten disse massene er.

Jordas bane rundt sola, og månens bane rundt jorda, styres av tyngdekraften.

Tyngdekraftens regler og egenskaper er beskrevet i Einsteins relativitetsteori.

2. Svak kjernekraft er et begrep som dreier seg om atomkraftens tilbøyelighet til betahenfall. Betahenfall er når et proton omformes til et nøytron og vice versa.

Tap og vinning av elektrisk ladning er helt vitalt: Det er slik atomet beveger seg mot et optimalt forhold mellom protoner og nøytroner, slik at det forblir stabilt – forutsatt at reaksjonen er kontrollert.

Dette fenomenet kontrolleres av den tredje fundamentale kraften.

3. Elektromagnetisme er den mest synlige kraften i verden. Vi kan se effektene av den uten å bruke testutstyr.

Elektrostatiske krefter virker inn på partikler som er i ro. Både magnetisme og elektrisitet virker inn på partikler i bevegelse.

Begrepet elektromagnetisme stammer fra den skotske fysikeren James Clerk Maxwell som på midten av 1800-tallet beviste (med ligninger) at lys, elektrisitet og magnetisme er aspekter ved samme fenomen.

Videre slo han fast at elektromagnetiske bølger reiser med lysets hastighet.

4. Den siste fundamentale kraften er sterk kjernekraft. Denne holder protoner og nøytroner samlet. Så sterk er kraften, at heller enn å la partikler med samme ladning støtes fra hverandre, holder den dem sammen.

Mange fysikere tror at disse fire kreftene i virkeligheten er manifestasjoner av én større og samlende kraft som ennå er uoppdaget.

Elektrisitet, magnetisme og svak kjernekraft har blitt slått sammen til såkalt elektrosvak vekselvirkning. Men å inkorporere tyngdekraften i begrepet er utfordrende. Den utfordringen kaller vi kvantefysikk.

Så langt har ingen av teoriene innen kvantefysikken gitt glassklare konklusjoner.

Bølger bærer energi

Du har vel hørt om lydbølger? Hva med seismiske bølger?

Disse og andre bølger har direkte og målbare effekter. Lydbølger kan høres, og seismiske bølger kan reise gjennom bakken og forårsake jordskjelv. Også lys transporteres i bølger.

Kan hende er et mer håndfast eksempel nettopp bølgene du ser på stranda. De slår mot havbunnen og gjør stein til sand.

Gravitasjonsbølger er spesielt spennende. Disse krusningene i tidrom skyldes de mest eksplosive, energiske kreftene i kosmos.

Einstein forutså dem for over 100 år siden i relativitetsteorien.

Kan du forestille deg ærefrykten kosmologene må ha kjent på da ideene deres endelig ble bevist?

Les mer om fascinerende fysikkfenomener her.

Plattformen som kobler privatlærere og elever
1. kurstime gratis!
Thomas
5
5 (11 Evaluering(er))
Thomas
Fysikk - Kjemi
350kr
/t
1. kurstime gratis!
Mia
Mia
Fysikk - Kjemi
400kr
/t
1. kurstime gratis!
Martin
5
5 (2 Evaluering(er))
Martin
Fysikk - Kjemi
160kr
/t
1. kurstime gratis!
Helene
Helene
Fysikk - Kjemi
250kr
/t
1. kurstime gratis!
Aliza
Aliza
Fysikk - Kjemi
150kr
/t
1. kurstime gratis!
Esmail
5
5 (5 Evaluering(er))
Esmail
Fysikk - Kjemi
200kr
/t
1. kurstime gratis!
Besserwisser
Besserwisser
Fysikk - Kjemi
800kr
/t
1. kurstime gratis!
Jishan
Jishan
Fysikk - Kjemi
100kr
/t
1. kurstime gratis!
Thomas
5
5 (11 Evaluering(er))
Thomas
Fysikk - Kjemi
350kr
/t
1. kurstime gratis!
Mia
Mia
Fysikk - Kjemi
400kr
/t
1. kurstime gratis!
Martin
5
5 (2 Evaluering(er))
Martin
Fysikk - Kjemi
160kr
/t
1. kurstime gratis!
Helene
Helene
Fysikk - Kjemi
250kr
/t
1. kurstime gratis!
Aliza
Aliza
Fysikk - Kjemi
150kr
/t
1. kurstime gratis!
Esmail
5
5 (5 Evaluering(er))
Esmail
Fysikk - Kjemi
200kr
/t
1. kurstime gratis!
Besserwisser
Besserwisser
Fysikk - Kjemi
800kr
/t
1. kurstime gratis!
Jishan
Jishan
Fysikk - Kjemi
100kr
/t
Se alle lærerne>

Hva med universet?

Jo da, det stemmer at universet er laget av planeter og stjerner og mørk materie. Kosmologien er ikke uenig i det. Men på et enda mer grunnleggende nivå består det av energi og materie.

Materie inntar mange ulike former: gravitasjonsenergi og den nyere oppdagelsen mørk energi.

Faktisk tror vi nå at det er mørk energi som driver universets pågående utvidelse.

Vi har materie og energi, og om vi legger til kraft har vi oppskriften på alle himmelbegivenheter i universet.

Hver eneste utvikling i universet, fra en stjernes fødsel til en rød kjempes kollaps skyldes disse tre faktorene.

En stjernetåke i verdensrommet.
Fysikken søker å forklare galaksers oppstandelse med grunnleggende prinsipper. (Bilde: Unsplash)

Måleenheter

Fysikkens hovedmål er å forstå hvordan universet virker, både på subatomært og kosmisk nivå.

Fysikkstudier dreier seg om helt grunnleggende begreper, som for eksempel hvordan materie beveger seg gjennom tid og rom, og kreftene som virker på materien.

Én ting er å observere variasjonene i materier, en annen ting er å faktisk forklare hvordan og hvorfor endringen foregår. Da må nøyaktige utregninger foretas.

Men man kan ikke bruke den samme måleenheten for å beregne en planets bane (i kilometer) og en temperaturendring (i Kelvin, Rankin, Celsius og Fahrenheit).

Visste du at det bare er USA, Cayman Islands og Liberia som har Fahrenheit som offisiell temperaturskala?

Men uansett hvilken måleenhet et land bruker, benytter forskerne alltid den skalaen som er anerkjent som den internasjonale standardmåleenheten. Måleenheter som er regnet som standard internasjonalt kalles SI-enheter.

SI står for Système Internationale d'Unités. Du klarer nok å forstå hva det betyr, selv om det er fransk!

SI-systemet har standardenheter for alle typer mål. Noen av SI-måleenhetene er:

  • Lengde måles i meter
  • Tid måles i sekunder
  • Vekt (masse) veies i kilogram
  • Temperatur måles i kelvin
  • Elektrisk strøm måles i ampere
  • Stoffmengde måles i mol

Naturlig nok veier ikke alt i universet mer enn et kilogram, og tiden som måles kan være kortere enn ett sekund. Dermed har enhetene også desimaler og eksponenter.

En nanometer er for eksempel et ettall bak åtte nummer bak et kommategn: 0,000000001. Istedenfor å måtte skrive alle nullene, tar vi heller i bruk symbolet n.

Det finnes åtte standard prefikser med tilhørende forkortelser som betegner eksponenter:

  • Tera- – T – 12 – 1 000 000 000 000
  • Giga- – G – 9 – 1 000 000 000
  • Mega- – M – 6 – 1 000 000
  • Kilo- – k – 3 – 1 000
  • centi- – c – -2 – 0,01
  • milli – m – -3 – 0,001
  • micro – µ – -6 – 0,0000001
  • nano- – n – -9 – 0,0000000001

Vær oppmerksom på at selv om prefiksene er gode å ha for å gjøre det mulig å løse ligninger, må hver enhet konverteres tilbake til et faktisk tall for å få svaret på ligningen.

Man kan enkelt regnet ut et objekts masse eller tiden det tar å reise en bestemt distanse, men hva med å regne ut kraften som kreves for å utføre forflytningen, energien som brukes eller bølgefrekvensen?

Du trenger SI-enheter til å måle disse tingene. Her har du noen SI-enheter med respektive forkortelser og hva de brukes til å måle:

  • Joule – J – Energi
  • Watt – W – Elektrisk strøms hastighet
  • Pascal – Pa – Trykk
  • Newton – N – Kraft
  • Hertz – Hz – Frekvens, svingninger pr. sekund
  • Ohm – Ω – Elektrisk motstand
  • Volt – V – Elektrisk spenning
  • Coulomb – C – Elektrisk ladning
  • Tesla – T – Magnetisk flukstetthet
Et apparat med fem pendler hengende side om side.
Den såkalte Newtons vugge illustrerer hvordan bevegelse bevares og overføres – den er konstant. (Bilde: Unsplash)

Nøkkellover og -formler

Enhver virkning har alltid en tilsvarende motvirkning

Sitatet over er ikke et karma-sitat fra østlig filosofi, men Newtons tredje lov.

Alle Isaac Newtons lover lyder i sin helhet:

  1. Alle legemer bevarer sin tilstand av ro eller jevn bevegelse i en rett linje, dersom det ikke blitt tvunget til å endre denne tilstand av krefter som blir påført.
  2. Endringen av bevegelsen er alltid proporsjonal med den motiverende kraft som blir påført, og blir gjort i den rettlinjede retning i hvilken denne kraft blir påført.
  3. Enhver virkning har alltid og tilsvarende en motvirkning, eller den gjensidige påvirkning av to legemer på hverandre er alltid lik, og motsatt rettet.

Sir Isaac Newton er en av grunnleggerne av den moderne fysikken, og prinsippene han kom frem til for 330 år siden er fortsatt regnet som gyldige. Han kom frem til lovene etter langvarig observasjon av objekters bevegelser og kreftene som virker på dem.

I dag kan lovene virke selvfølgelige, men på Newtons egen tid manglet man grunnleggende forståelse av enkle naturprinsipper. Dermed var lovene revolusjonerende.

La oss gå noen århundrer frem i tid, til en annen sentral skikkelse i fysikken. Albert Einstein fant frem til det som antagelig er verdens mest berømte ligning, nemlig relativitetsteorien:

E=mc2

Ligningen er elegant og tilsynelatende enkel, men den inneholder to kompliserte sannheter:

  • Relativitetsprinsippet slår fast at fysiske lover gjelder likt i alle situasjoner.
  • I et vakuum er lysets hastighet konstant, uavhengig av lyskildens bevegelser.

Disse prinsippene har blitt forsøkt motbevist gang på gang, uten at noen har lyktes. De har med andre ord tålt tidens tann, og regnes som naturlover.

Hvilke andre fysikkteorier regner vi i dag som naturlover?

Termodynamikkens lover er blant disse. De fire lovene lyder som følger:

  • Den nulte loven muliggjør konseptet temperatur.
  • Den første loven illustrerer dynamikken mellom et systems interne energi, varme som tilføres og arbeidet som utføres. Energi kan verken oppstå eller forsvinne.
  • Den andre loven beskriver varmeoverføring i et lukket system. Varme overføres spontant, fra et objekt med høy temperatur til et kaldere, ikke omvendt.
  • Den tredje loven slår fast at når temperaturen nærmer seg det absolutte nullpunktet, stanser alle termodynamiske prosesser.

Man kom frem til disse lovene på midten av 1600-tallet, og de anses fremdeles for å være sanne.

Interessert i å lese mer om berømte fysikere? Ta en titt her.

Elektriske stråler mellom to vegger.
Elektrisitet er ikke bare lyset i lampa, men også elektrisk ladde partikler, som fysikkens lover søker å forklare (Bilde: Unsplash)

Elektrostatiske lover

To lover forklarer hvordan elektrisk ladde partikler danner elektrostatisk kraft og felter. Disse er:

Coulombs lov slår fast at objekter med lik ladning frastøter hverandre, mens motsatt ladde partikler tiltrekker seg hverandre. Loven beskriver kreftene som styrer frastøtningen og tiltrekningen.

Gauss' lov beskriver fordelingen av en elektrisk ladning i det elektriske feltet den skaper.

Begge lovene er oppkalt etter fysikerne som fant frem til dem. Charles Coulomb var en fransk fysiker og Carl Friedrich Gauss var en tysk matematiker.

Faget har historiske røtter langt tilbake, og er fullt av eldre herrer med store teorier. Kjedelig, sier du? Langt ifra! Fysikken er et levende forskningsfelt i dag, og forskere oppdager stadig ting som utfordrer etablerte fysiske lover.

Er du motivert til å lære mer? Trenger du forklaring på fysikk fra... en fysisk person, kanskje? Hos oss i Superprof kan du finne frem til en dyktig privatlærer i fysikk i Oslo, i Bergen og mange andre byer og bygder.

Lykke til!

P.S.: Vil du vite mer? Les alt du trenger å vite om fysikk her.

Trenger du en lærer i Fysikk - Kjemi?

Likte du artikkelen?

5,00/5 - 1 stemme(r)
Loading...

Maria