Fysik A/Introduktion

Vad är fysik och vad kan man ha den till?

Tänk dig ett föremål, ett fenomen eller en händelse i vardagen, något vardagligt ofta förekommande eller något exotiskt fascinerande förunderligt. Ställd inför vad det nu än är du har tänkt dig vill man gärna ställa olika frågor av typen: Vad är? Hur? eller Varför? I de fall frågan är ställd på ett sådant sätt att det går att hitta ett svar på den, och i sökandet efter svaren träder du genast in på naturvetenskapens och allt som oftast fysikens marker. Naturvetenskapen, och därmed fysiken, kan ses som ett organiserat sätt att ställa frågor och att ta reda på svaren. En naturvetenskapsmans attityd är att vara ifrågasättande, att kunna argumentera för sin sak och att ha fog för sina frågor och påståenden. Det är det du kommer att öva på i den här kursen.

Beskriva

Vad är?
Dissekera, kategorisera, dra paralleller, hitta släktskap, ordna, förenkla.
Exempel: Periodiska systemet
Svar:

Förutsäga

Hur? Hur kommer detta att utveckla sig?
Hur fungerar, hur beter sig, hur förhåller sig, hur vet man det,
Exempel: Väder

Förklara

Varför?
Varför fungerar det som det gör? Varför ser det ut som det gör? Varför beter det sig som det beter sig? Vilken är den underliggande förklaringen eller funktionen? vilka är faktorerna som påverkar det jag ser?
Exempel: Varför är himlen blå?

Mätningar och undersökningar - Hur vet vi det vi vet, och hur säker kan man vara på det?

Noggrannhet och värdesiffror... Feluppskattning - förväntad storlek på mätfel och andra fel Konsten att ställa frågor. Vad är? Hur beter sig? Varför?

Fysikens lagar

Du har säkert hört talas om uttrycket "det bryter ju mot fysikens lagar", eller "ingenting kan bryta mot fysikens lagar". Vilka de mest grundläggande av dessa lagar är kommer du att lära dig i denna kurs. I detta avsnitt vill jag däremot diskutera vad som egentligen är en lag, i naturvetenskaplig mening.
"Alla är lika inför lagen". Detta gäller väl till stor del i vårt land Sverige, men ändå inte. Andra lagar och regler gäller för barn, några regler gäller specifikt för personer i myndighetsställning och speciella lagar gäller i vissa sammanhag, exempelvis under krigstid. Lagarna utomlands ser inte likadana ut som de vi har i Sverige och lagarna ändras dessutom med tiden. Kort sagt, alla lagar har ett specifikt definierat giltighetsområde. Förr i tiden var det inte olagligt att gå emot röd gubbe, vilket det är idag. Idag får man böta om man bryter mot denna lag.
På vilket sätt har de av människan påkomna lagarna något gemensamt med de lagar som en fysiker eller naturvetare söker och skriver ned? Vid en första anblick är det kanske inte speciellt mycket, men tänker man lite mer på det så finns det faktiskt en hel del beröringspunkter de olika typerna av lagar emellan. Precis som svea rikes lag så gäller naturlagarna inte riktigt lika för alla av de olika föremål och partiklar, i alla sammanhang. Med tiden så har vår kunskap om naturlagarna förändrats i och med att våra observationer har utökats till ett större område av verkligheten samtidigt som de har blivit mer specifika, nyanserade och detaljrika.
Vilka är då skillnaderna? Här handlar nog svaret i första hand om hur lagarna har kommit till. De av människan påkomna lagarna för hur ett samhälle skall regleras har skrivits ned och bestämts utifrån hur en majoritet av oss (i de flesta fall och i alla fall i de demokratiska samhällena) vill leva och hur vi vill att andra skall uppföra sig emot oss och andra. Detta står i stark kontrast mot hur fysikens och naturvetenskapens lagar har kommit formuleras. I det senare fallet är lagarna helt och hållet styrda av hur vi ser att naturen beter sig. Naturlagarna är inte skrivna för att kontrollera ett system eller ett samhälle, de är nedskrivna helt dikterade efter hur naturen uppför sig då vi betraktar den, vad som verkar vara tillåtet i universum och vad som inte verkar vara tillåtet, oberoende av hur vi vill att den skall uppföra sig. Naturlagen beskriver det vi ser, den dikterar inte det vi vill se.

Ett exempel: Materiens oförstörbarhet

Ett exempel på en naturlag inom fysiken är den som säger att materia inte kan förstöras eller uppkomma ur intet. Kort sagt, du kan inte trolla fram en kanin ur en hatt, den var gömd någonstans, eller trolla bort kaninen från en bur, den försvann genom att trollkarlen på ett finurligt sätt förflyttade den till något annat ställe. Du tycker säkert att detta låter fullständigt rimligt och det stämmer säkert med de flesta av dina erfarenheter. Men om vi synar lagen lite närmare, gäller den verkligen alltid? Under alla förutsättningar och i alla situationer? Är den verkligen exakt korrekt? Om du någon gång suttit vid en lägereld och framåt sena kvällen lagt på den sista biten ved så kan det inte ha undkommit dig att all den tunga ved som lagts på elden under kvällen sjunkit ihop till en liten obetydlig hög med kol och aska. Att materien kan ändra form det har du säkert varit med om innan, men här verkar det som om den bokstavligen gått upp i rök. Vågar vi fortfarande lita på den föreslagna lagen? Har delar av veden försvunnit ut ur universum, eller har det som veden bestod av endast flyttats någon annan stans? Svaret, som 1789 ledde Antoine Lavoisier till att formulera lagen är att om du kunde fånga upp och väga all den gas, och eventuellt vätska, som frigörs vid förbränningen av veden så skulle gasen tillsammans med askan och kolet ge ett utslag på vågen omöjligt att skilja ifrån utslaget du fått om du vägde veden innan du lade den på lägerelden. Min gissning är att den skulle väga lite mer om du inte kunde låta bli att grilla lite korv då det ofta trillar ner små bitar korv eller delar av grillpinnen i elden... Nästa steg - materiens oförstörbarhet blir energins bevarande XXX

Reference:

En kort guide till kursens mål

För dig som elev på Gymnasiet eller Komvux gäller det att uppnå kursmålen samt de betygskriterier som är knutna till kursen och dess mål. Vad innebär då detta? Man kan se det som att kursmålen är det smörgåsbord som beskriver vad kursen skall, eller måste innehålla, det underlag du har för att visa att du uppfyller de betygskriterier motsvarande det mål du har för kursen. Det är din lärares uppgift att se till att du får kunskap om kursmålen och att du kan anses uppfylla dem samt att avgöra vilka betygskriterier du kan anses uppfylla. Kort sagt att i slutändan bedöma vilket betygssteg du har visat dig uppnå - att sätta ditt betyg. Det är dock viktigt, för din egen och din lärares skull, att du är medveten om vad kursmålen innebär, vad betygskriterierna innebär och hur de skall tolkas. På så vis behöver du inte lägga ned mer arbete än nödvändigt för att uppnå dina mål, samtidigt som du och din lärare kan kontrollera under kursens gång vilka kursmål och betygskriterier du eventuellt saknar och behöver arbeta mer med.
Kursmål 1-3 samt 10 (se listan nedan) är av mer övergripande natur, de behandlar inte någon specifik del av fysiken, utan dessa mål uppnår du under tiden som du uppnår de övriga kursmålen, de med nummer 4-9. Här nedan följer en genomgång av kursmålen och några olika fenomen eller avsnitt ur fysikkursen som du kommer att studera för att uppnå dem, samt en kortare förklaring till kursmålen i de fall författaren ansett att det varit nödvändigt för läsarens förståelse.

Mål som eleverna skall ha uppnått efter avslutad kurs	Författarens förtydligande
1. Eleven skall kunna delta i planering och genomförande av enkla experimentella undersökningar samt muntligt och skriftligt redovisa och tolka resultaten	Behöver nog inte förklaras vidare
2. kunna föra resonemang kring fysikaliska storheter, begrepp och modeller samt inom ramen för dessa modeller genomföra enkla beräkningar
3. kunna beskriva och analysera några vardagliga företeelser och skeenden med hjälp av fysikaliska begrepp och modeller	Här handlar det om att kunna beskriva olika skeenden i vardagen, med ett korrekt fysikaliskt språk och med hjälp de kunskaper du kommer att skaffa dig kring fysikens sätt att förklara saker med olika modeller och teorier. Exempelvis hur en vattenkokare eller en hålslag fungerar, eller hur det kommer sig att man fryser innan man torkat sig när man stiger ur duschen.
4. ha översiktlig kunskap om universums struktur och materiens uppbyggnad i mindre beståndsdelar samt de fundamentala krafter som binder samman planetsystem, atomer och atomkärnor
5. ha kunskap om krafter och kraftmoment samt kunna utnyttja dessa begrepp för att beskriva jämviktstillstånd och linjär rörelse
6. ha kunskap om ljuset, dess reflektion och brytning samt några tillämpningar inom detta område
7. ha kunskap om elektriska fält, elektrisk spänning och ström samt elektrisk energi och effekt
8. ha kunskap om värme, temperatur och tryck
9. ha kännedom om energiprincipen och energiomvandlingar, känna till innebörden i begreppet energikvalitet samt kunna använda kunskaperna om energi för att diskutera energifrågor i samhället
10. ha kännedom om några skeenden från fysikens historiska utveckling och dess konsekvenser för samhället.