Oppgaver om energi

Disse oppgavene gir elevene en ganske konkret inngang til begrepene energi og effekt. I stedet for å forholde seg til abstrakte tall og formler, får de bruke egen kropp som «måleinstrument» og kjenne hvordan fysikken er til stede i hverdagen.

I Oppgave 1 tar elevene i bruk grunnleggende begreper som masse, høyde og tyngdeakselerasjon for å beregne hvor mye energi det faktisk koster å gå opp en trapp. Elevene kan kjenne anstrengelsen i kroppen samtidig som de setter tall på den.

Oppgave 2 bygger videre og introduserer begrepet effekt. Her får elevene mulighet til å undersøke forskjellen mellom å gå og å løpe opp trappen, og dermed se hvordan samme mengde arbeid kan utføres med ulik tidsbruk – og at dette utgjør forskjellen i effekt.

Til sammen skaper oppgavene en aktiv læringssituasjon der fysikkens begreper forankres i kroppslige erfaringer. De passer godt som introduksjon til energi- og effektbegrepet, og gir et godt utgangspunkt for refleksjon, diskusjon og videre utforskning.

Oppgave 2: Kinetisk energi

I denne oppgaven forsøker vi å gi elevene en direkte opplevelse av hvordan fart og masse påvirker bevegelsesenergi. Ved å bruke sekstimeteren – en øvelse de fleste kjenner fra gymtimene – prøver vi å lage en konkret kobling mellom idrett og fysikk.

Gjennom å måle egen tid og regne ut gjennomsnittshastigheten, erfarer elevene hvordan en enkel tidsmåling kan omsettes til tallfestet bevegelsesenergi. Det er kanskje vanskeligere å føle på kroppen hvilken faktor som påvirker bevegelsesenergien mest av masse og fart, men elevene kan forsøke å løpe på dobbelt så lang tid på 60-meteren, og se hva som skjer med lengden de bruker på å stoppe.

Oppgaven gir forhåpentligvis en opplevelse av hvor mye energi som faktisk er involvert i rette bevegelser. Den skaper også et godt utgangspunkt for diskusjon om hvorfor fart kan være så avgjørende i alt fra idrettsprestasjoner til trafikksikkerhet.

Oppgave 3: Termisk energi

Denne oppgaven lar elevene bokstavelig talt brenne av energi – i form av en peanøtt. Ved å bruke et enkelt kalorimeterforsøk (som er fullt av feilkilder) får de erfare hvordan kjemisk energi i mat kan frigjøres som varme, og hvordan energien i denne varmen kan tallfestes gjennom å måle temperaturøkningen i omgivelsene.

Forsøket gir en konkret kobling mellom teori og praksis: Energien som står oppført på peanøttpakken blir til tall i et regnestykke, men også til målbare grader i et termometer. Elevene får dermed oppleve hvordan begrepene kjemisk energi, varme og kalorier henger sammen i praksis. I dette forsøket er det lettest å bruke kalorier som måleenhet, siden kalori er en måleenhet for termisk energi basert på temperaturøkning i vann. Man kan også ta en liten diskusjon om svakhetene til måleenheten kalori, som har gjort at den stort sett ikke brukes i fysikken lengre.

Oppgaven er også god trening i kritisk refleksjon og bestemmelse av feilkilder. Resultatene vil aldri stemme overens med den teoretiske energimengden – og nettopp derfor er feilkildediskusjonen sentral. Elevene får trene på å vurdere forsøksdesign, energitap og nøyaktighet, og utfordres til å foreslå forbedringer.

Dette gjør oppgaven til en ganske fin introduksjon til energiomsetning i naturfag, ettersom den både er knyttet til det kjente og viser hvor vanskelig det kan være å kontrollere alle faktorer som bidrar til resultatet av et eksperiment, særlig når det er snakk om varme.

Oppgave 4: Kjemisk energi

Disse temmelig åpne oppgavene gir elevene muligheten til å fundere litt på begrepene eksoterm og endoterm reaksjon, og de får se hvordan energi kan frigjøres til omgivelsene eller tas opp fra dem.

Eksoterme reaksjoner er enkle å kjenne igjen – vi omgir oss med dem daglig, fra stearinlys og bål til jern som ruster. Elevene får erfare hvordan energi som ligger lagret i kjemiske bindinger frigjøres, ofte som varme og lys.

Endoterme reaksjoner kan virke mer overraskende: Her oppleves det som at reaksjonen «stjeler» varme fra omgivelsene. Kuldeblandinger er et klassisk eksempel, og gir elevene en konkret opplevelse av hvordan energi kan tas opp i stedet for å avgis.

Oppgave 5: Elektrisk energi

Disse oppgavene gir elevene mulighet til å se hvordan elektrisitet og magnetisme kan demonstreres med enkle midler. Gjennom å bygge egne batterier og en enkel elektromotor får de innsikt i grunnleggende prinsipper som ellers kan virke abstrakte i læreboka.

Oppgave 1 lar elevene eksperimentere med sitt eget hjemmelagde batteri. Ved å måle strøm og spenning – og teste forskjellen på serie- og parallellkobling – får de en praktisk forståelse av hvordan elektriske kretser fungerer, og hvordan kombinasjoner av celler påvirker resultatet. Dette gir en god inngang til begreper som spenning, strøm og indre motstand.

Oppgave 2 bygger videre og viser at et batteri kan lages av helt vanlige materialer. Oppgaven gir rom for kreativitet og refleksjon rundt hva som skal til for å få nok energi ut av enkle konstruksjoner, og skaper bevissthet om hvordan kjemiske reaksjoner kan utnyttes til nytte.

Oppgave 3 avslutter med å bygge verdens enkleste elektromotor. Her får elevene en direkte opplevelse av samspillet mellom elektrisk strøm og magnetiske krefter, og ser hvordan elektrisitet kan omsettes til bevegelse. Diskusjonen om temperaturøkning i batteriet gir en naturlig inngang til energitap og virkningsgrad.

Til sammen gir disse forsøkene en spennende og lavterskel måte å utforske elektrokjemi og elektromagnetisme på. Oppgavene skaper en bro mellom teori og praksis, og gir elevene en følelse av mestring når de får en LED til å lyse eller en enkel motor til å snurre.

Oppgave 6: Strålingsenergi

Denne oppgaven kombinerer et dagsaktuelt helseaspekt med et enkelt og visuelt eksperiment som engasjerer elevene. Ved å bruke UV-perler kan elevene direkte observere hvordan solkrem beskytter mot UV-stråling, og samtidig reflektere over betydningen av solbeskyttelse i hverdagen.

Forsøket gir rom for variabler som gjør det spennende å utforske videre: ulike solfaktorer, forskjellige typer solkrem og til og med utgått solkrem. Elevene får dermed en konkret forståelse av at ikke all solkrem beskytter like godt, og at holdbarhet faktisk kan ha en målbar effekt.

Oppgaven passer godt til å skape diskusjon rundt temaer som hudhelse, forebygging av kreft, og hvordan forskere arbeider med kontrollerte eksperimenter. Samtidig får elevene øve på systematiske målinger, dokumentasjon med bilder, og kritisk sammenligning av resultater.

Kort sagt: Dette er en lavterskel, praktisk og visuelt tydelig oppgave som knytter naturfag tett til elevenes egen hverdag og helse.

Oppgave 7: Kjerneenergi

Kjerneenergi er energi som er lagret i atomkjerner, og kalles ofte litt feilaktig for atomkraft. Atomkjerner består av protoner og nøytroner. Når en radioaktiv atomkjerne deler seg spontant i to eller flere nye kjerner i et radioaktivt materiale, er summen av massene til de resulterende kjernene gjerne mindre enn massen til det opprinnelige atomet. Den forsvunne massen blir omdannet til energi.

Oppgave 8: Energikjede

Denne oppgaven gir elevene en mulighet til å trene på å tenke helhetlig rundt energiomsetning. I stedet for å se energi som et isolert fenomen, blir de utfordret til å følge en energikjede fra start til slutt – fra energikilden til sluttproduktet – og til å oppdage hvordan energi hele tiden skifter form.

En viktig dimensjon er å bevisstgjøre elevene på at ingen prosess er 100 % effektiv. Ved å lete etter de små "lekkasjene" underveis (for eksempel varme, lyd eller friksjon), får de innsikt i virkningsgrad og energitap, og dermed en mer realistisk forståelse av hvordan energi faktisk brukes i praksis.

Oppgaven åpner for mange kreative innfallsvinkler: fra hvordan maten vi spiser blir til bevegelse i kroppen, til hvordan bensin i en bilmotor omsettes til fart, varme og støy – eller hvordan sollys blir til strøm i et solcellepanel. Elevene får dermed trene både på systematisk tenkning og på å koble naturfag til dagliglivet.

Oppgave 9: Energikvalitet

Denne oppgaven gir elevene mulighet til å utforske og diskutere begrepet energikvalitet – altså hvor lett tilgjengelig og nyttig en energiform er for oss mennesker. Ved å lage egne lister og prøve å rangere ulike energiformer, må elevene reflektere over forskjeller mellom f.eks. elektrisk energi, varme, strålingsenergi og kjemisk energi.

Diskusjonen i grupper er like viktig som selve rangeringen. Ofte vil elevene oppdage at rekkefølgen ikke er åpenbar, og at det finnes gode argumenter både for og imot ulike plasseringer. Dette skaper rom for faglige samtaler, kritisk tenkning og evnen til å begrunne egne vurderinger.

Oppgaven kan brukes som en inngang til å snakke om hvorfor elektrisk energi regnes som en høyverdig energiform, mens lavtemperatur-varme er lavverdig, og hvordan dette påvirker alt fra kraftproduksjon til energieffektivisering.

Oppgave 10: Energikilder og energibærere

Denne oppgaven gir elevene en nøkkel til å forstå et grunnleggende skille i energilæren: forskjellen mellom energikilder og energibærere. Mange blander disse begrepene, og derfor er det nyttig å stoppe opp og tydeliggjøre hva som skiller dem.

Ved å reflektere over hva som faktisk skaper energi (kilden), og hva som bare frakter eller lagrer den (bæreren), får elevene innsikt i hvorfor begrepet er viktig når vi snakker om alt fra fornybar energi til energipolitikk.

Oppgaven egner seg godt til korte diskusjoner i grupper eller plenum, og kan gjerne brukes som en inngang til større temaer: Hvorfor er strøm ikke en kilde, men en bærer? Hvorfor er hydrogen spennende som fremtidig energibærer? Og hva betyr det for hvordan vi snakker om klima og energiløsninger?

Flere nettressurser om energi: 

• Nysgjerrigper og energi
• Energi på Naturfag.no
• Energi på miljølære.no
• Kraftskolen for elever på ungdomstrinn og vgs hos Kunnskapsfilm
• Energi og bærekraft for bygg- og anleggsteknikk på videregående skole hos NDLA
• Energi og bærekraft for elektro og datateknologi på videregående skole hos NDLA
• Skriveoppgaver om energi for videregående skole hos UngEnergi