Tyngdpunkt och balans

Fysik åk 1–3

Alla saker har en tyngdpunkt. Tyngdpunkten är den plats där man kan tänka sig att hela föremålets tyngd sitter samlad. För en rund boll är tyngdpunkten mitt i bollen. För en hammare är tyngdpunkten nära det tunga huvudet, för det är där mest av hammaren finns.

Saker välter omkull när tyngdpunkten hamnar utanför det som håller dem uppe, det som kallas stödytan. Ett högt, smalt glas välter lätt. Tyngdpunkten sitter högt upp och nära kanten, så det räcker med en liten knuff. En låg, bred skål står mycket stadigare. Tyngdpunkten sitter lågt och långt från kanten, så det krävs en mycket större knuff för att få den att välta.

Prova att stå på ett ben. Du vinglar nog lite fram och tillbaka. Det är kroppen som jobbar för att hålla tyngdpunkten rakt över foten du står på. Lyckas den inte hamnar tyngdpunkten utanför foten, och då måste du sätta ner det andra benet igen. En lindansare övar på exakt samma sak, bara på en smal lina högt uppe i stället för på golvet.

Bygger du ett högt torn av klossar märker du samma regel. Ett smalt torn välter lätt omkull, för tyngdpunkten sitter högt upp och nära kanten så fort du knuffar till det lite. Gör du tornet bredare nertill blir det mycket stadigare, precis som skålen. Lågt och brett står stadigt. Högt och smalt välter lätt.

Ju mer du letar efter tyngdpunkten i saker omkring dig, desto lättare blir det att gissa vad som står stadigt och vad som välter lätt. Det gäller en vattenflaska, en pall, en cykel som står still eller ett tält som ska stå kvar i blåst.

Det här lär du dig

Förklara med egna ord vad en tyngdpunkt är
Visa varför höga, smala saker välter lättare än låga, breda saker
Prova att balansera på ett ben och berätta vad kroppen gör
Berätta varför en leksak med tung, rund botten reser sig själv

Begrepp att kunna

Tyngdpunkt: Platsen där man kan tänka sig att hela föremålets tyngd sitter samlad.
Balans: Att stå eller hänga stilla utan att välta eller falla omkull.
Stödyta: Det område som bär upp ett föremål, till exempel marken under fötterna eller bordet under en kopp.
Stabil: Svår att få att välta, oftast därför att tyngdpunkten sitter lågt och långt från kanten.
Välta: Falla omkull åt sidan, ofta därför att tyngdpunkten hamnat utanför stödytan.

Vanliga svårigheter

Tror att tunga saker alltid välter lättare

Det är inte vikten som bestämmer om något välter, utan var tyngdpunkten sitter. En liten, tung sten kan stå helt stadigt, medan en stor, lätt pappkartong välter vid minsta knuff om den är hög och smal. Det som räknas är hur lågt tyngdpunkten sitter och hur bred stödytan är, inte hur mycket föremålet väger.

Tror att tyngdpunkten alltid sitter mitt i föremålet

För en jämn boll eller kub stämmer det, men för många andra saker stämmer det inte. En sked, en hammare eller en leksak som är tyngre i en ände har sin tyngdpunkt närmare den tunga änden, inte i mitten. Var tyngdpunkten sitter beror på var det mesta av tyngden finns.

Tror att balans betyder att stå helt stilla

Att balansera, till exempel på ett ben, ser lugnt ut men kroppen gör egentligen hela tiden små rörelser. Musklerna justerar ständigt så att tyngdpunkten hålls rakt över foten. Står du helt stilla utan att röra dig alls faller du nästan direkt, det är de små rörelserna som gör att du kan stå kvar.

I verkligheten

En rund tumlardocka med tung botten reser sig alltid upp själv efter att du knuffat omkull den

Tyngdpunkten sitter väldigt lågt i den tunga, runda botten. Knuffar du dockan åt sidan lyfts tyngdpunkten en liten bit, och så snart du släpper drar tyngdkraften den genast tillbaka till att stå rakt upp igen.

Du cyklar mycket sakta och måste väja lite från sida till sida för att inte ramla

Ju saktare du cyklar, desto mer måste du flytta kroppen för att hålla tyngdpunkten rakt över hjulen hela tiden. Vid lite högre fart håller cykeln balansen mycket lättare av sig själv, och du behöver inte väja så mycket.

Tips

Balansera en linjal eller en penna på ett finger. Punkten där den ligger stilla utan att tippa åt något håll är ungefär tyngdpunkten.
Bygg ett torn av klossar tillsammans med barnet och knuffa lätt på det på olika höjder. Prata om varför det välter lättare när tornet är smalt och högt än när det är lågt och brett.
Stå på ett ben tillsammans med barnet och räkna högt hur länge ni kan hålla balansen var. Prata om vad kroppen gör för att inte falla omkull.

Testa dig själv

1. Varför välter ett högt, smalt vattenglas lättare omkull än en låg, bred skål, även om båda är lika tunga?

Det handlar inte om vikten utan om var tyngdpunkten sitter jämfört med stödytan. I det höga glaset sitter tyngdpunkten högt upp och nära kanten av glasets botten, så en liten knuff räcker för att flytta den utanför stödytan. I den breda skålen sitter tyngdpunkten lågt och långt från kanten, så det krävs en mycket större knuff.

2. Du balanserar på ett ben och vinglar lite fram och tillbaka med armarna utsträckta. Vad försöker kroppen göra?

Kroppen försöker hela tiden flytta tyngdpunkten tillbaka till att vara rakt över foten du står på. Armarna och bålen rör sig i små ryck för att motverka att tyngdpunkten glider åt sidan. Lyckas kroppen inte i tid hamnar tyngdpunkten utanför foten, och du måste sätta ner det andra benet.

3. En leksaksgubbe med tung, rund botten reser sig alltid upp igen när du knuffar omkull honom. Varför händer det?

Gubbens tyngdpunkt sitter mycket lågt inne i den tunga, runda botten. När du knuffar honom åt sidan lyfts tyngdpunkten en liten bit upp. Tyngdkraften drar då genast tyngdpunkten nedåt igen, och eftersom botten är rund rullar gubben tillbaka till att stå rakt upp varje gång.

Ur kursplanen

Fysik åk 1–3 · Kraft och rörelse
Tyngdkraft, tyngdpunkt, jämvikt, balans och friktion som kan upplevas och observeras vid lek och rörelse.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Leder vidare till

Kraftjämvikt

Fler ämnen: Fysik åk 1–3