Kvaltävlingsfrågor 2025

Det är i själva verket mer än dubbelt så många attosekunder per sekund som antal sekunder sedan universum bildades, men storleksordningen (tiopotensen) är densamma.

Om du vill räkna fram svaret blir det: 14 x 10⁹ x 365 x 24 x 3600 = 0,4415 x 10¹⁸ s.

Det går också att utgå från alternativen och förstå att 10^-18 är inversen till 10¹⁸ och svaret måste vara D.

Elektroner rör sig så otroligt snabbt att de länge ansågs vara omöjliga att observera. Tack vare de korta ljuspulserna kan forskarna avbilda många elektroner i exakt samma tillstånd.

https://www.nobelprize.org/uploads/2023/11/popular-physicsprize2023-swedish-1.pdf

Fenomenet när det infraröda ljuset omvandlas till grönt kallas frekvensdubbling. Kristallen i experimentet är ett så kallat olinjärt optiskt material. När laserljus passerar genom ett sådant material kan två fotoner slås samman till en ny foton med dubbla frekvensen (halva våglängden) som de ursprungliga, och sammanlagda energin. Det gröna ljuset är fortfarande laserljus (monokromt och koherent ).

Vid ideala förhållanden (som på lasercentrum) kan nästan allt ljus omvandlas, men i många användningsområden omvandlas bara en liten del av ljuset. Det resterande infraröda ljuset brukar då filtreras bort.

A: Högenergetisk laser arbetar med korta laserpulser som joniserar materialet och kan användas för snabb bearbetning av väldigt hårda ämnen men också bearbetning av många andra svårhanterliga material som keramer, gummin och halv-ledare.

B: Laserteknik används numera för medicinska bruk, såsom behandling av grön och grå starr och för ögonoperationer av synkorrigerande syften. Eftersom ögat är transparent för synligt ljus kan operationen genomföras

C: Laserugnar används idag inte i resturangkök. Man kan tänka sig att det en dag ska gå att gratinera sin lasagne i mönster.

D: Polisens handhållna hastighetsmätare använder sig av infrarödlaser som sänder korta pulser (ungefär 10 nanosekunder). Det är egentligen en avståndsmätare och räknar ut hastigheten utifrån hur avståndet ändras.

I en svarv roterar materialet som ska bearbetas. Av de olika svarsalternativen är det endast drejskivan som roterar materialet som bearbetas.

En vinkelslip är ett multifunktionellt verktyg som kan skära, slipa, såga, polera och putsa olika material. Den arbetande delen består av en roterande skiva. Det är skivans material som avgör vilket material du kan bearbeta. https://www.proffsmagasinet.se/kunskapsportalen/guider/sa-valjer-du-ratt-vinkelslip

Drejning är en teknik där man bearbetar lera till olika former. Leran placeras centrerat på en skiva som roterar. Genom att utsätta den roterande lerklumpen för olika sorters tryck kan man skapa olika former, t.ex, muggar, vaser eller skulpturer. https://sv.wikipedia.org/wiki/Drejning

En kaffekvarn maler ner kaffebönor till ett finfördelat pulver varifrån kaffets aromer enklare kan utvinnas. Det finns två olika sorters kategorier av kaffekvarnar. Kvarnar med malskivor består av en fast och en rörlig skiva som krossar kaffebönorna. Den andra kategorin har roterande knivar som krossar och hackar kaffebönorna. Kvarnar med malskivor anses ge bäst kaffekvalité. https://brakaffe.se/guide-kaffekvarn/

Med en borrmaskin roterar borrverktyget för att göra ett hål i ett fast objekt. Borrmaskinen drivs oftast av elektricitet eller hydraulik. Borrverktyget är ofta spiralformat för att det borttagna materialet ska kunna avlägsnas ur borrhålet under arbetets gång. https://sv.wikipedia.org/wiki/Borrmaskin

Ett materials hårdhet kan definieras av hur bra materialet står emot deformation när det utsätts för trycks mot materialytan. Material med låg hårdhetsgrad får en kvarvarande deformering efter påverkan medan material med hög hårdhet påverkas mindre av det utomstående trycket. Man kan mäta hårdhet med två olika mätmetoder. Vid plastisk mätning får materialet en kvarvarande deformering medan materialet vid elastisk mätning återgår till sin ursprungliga form.

Mohs hårdhetsskala rangordnar olika material utifrån om ett material repar ett annat material. Mohs skala skapades av minerologen Friedrich Mohr som graderade 10 mineraler utifrån deras förmåga att repas av ett annat material. Den mjukaste metallen i skalan var talk och den hårdaste diamant. https://sv.wikipedia.org/wiki/Mohs_h%C3%A5rdhetsskala

Det hårdaste materialet i naturen är diamant. Detta beror på att atomerna i materialet är organiserade i ett kubiskt kristallsystem. På grund av dess hårdhet används diamant ofta i skärverktyg. Inom industrin används nästan enbart syntetiska diamanter.
https://sv.wikipedia.org/wiki/Diamant

Koppar är en relativt mjuk metall som är känd för sin goda förmåga att leda värme och elektricitet. Genom att använda koppar i legering med andra ämnen skapas metaller med högre hårdhet, t.ex. mässing (koppar-zink) och brons (koppar-tenn).
https://sv.wikipedia.org/wiki/Koppar

Tenn är en mjuk, silvervit metall som används mycket lite i ren form inom det tekniska området. Däremot används det i legering med till exempel koppar för att skapa brons som är hårdare än både koppar och tenn var för sig. Tenn används ofta för att plätera, dvs belägga ytan, på andra metaller för att undvika att de rostar. https://sv.wikipedia.org/wiki/Tenn

3d-printing är ett exempel på additiv tillverkning där materialet som skall finnas kvar adderas, i stället för att det material som inte skall vara kvar tas bort, som är vanligt vid traditionell tillverkning (fräsning, borrning, svarvning osv). Det finns en mängd råmaterial som används vid additiv tillverkning, allt från plaster och metaller till vävnad och mat!

Tekniken innebär att man först ritar sin produkt digitalt i ett 3D/CAD program. Därefter byggs en 3-dimensionell produkt upp genom att tillföra materialet lager för lager.

I figuren nedan visas en simulering av hur elefanten kommer skrivas ut. Den röda delen av elefanten simuleras som utskriven. På bilden kan man tydligt se att vid utskrivning av elefanten så kommer svansen och snabeln sväva fritt i luften om man inte skriver ut ett stöd som stagar upp strukturen från objektets bas.

Några styrkor med additiv tillverkning är att man reducerar materialspill, har bättre möjlighet att producera komplexa strukturer, samt att man har möjlighet att använda material som tidigare varit svåra att bearbeta. https://www.vinnova.se/m/strategiska-innovationsprogram/agendor/additiv-tillverkning-och-3d-printing/

Stål är en legering med järn som basmaterial. Det är formbart samtidigt som det klarar hög  värme, och används i allt från broar och bilar till skruvar och bultar. Det är ett cirkulärt material vilket betyder att allt stål kan återvinnas och användas igen.

På grund av att de flesta stålsorter är magnetiska kan stål, efter demontering av produkten, sorteras ut med en elektromagnet för att återvinnas eller återanvändas. https://www.jernkontoret.se/sv/stalindustrin/tillverkning-anvandning-atervinning/slutprodukter-av-stal/

För att skapa stål med specifika egenskaper tillsätts olika legeringsämnen, t.ex. krom och nickel. Omfattande forskning bedrivs för att hitta den optimala legeringen för ett specifikt användningsområde.
https://www.jernkontoret.se/sv/stalindustrin/tillverkning-anvandning-atervinning/ravaror/

Det finns vissa rostfria legeringar av stål som är ickemagnetiska, till exempel Austenit. https://en.wikipedia.org/wiki/Austenite

I en tryckkokare är trycket ca 80% högre än normaltrycket. Därför kokar vattnet vid ca 120 °C och koktiden mer än halveras. Enligt Arrhenius ekvation höjs nämligen reaktionshastigheten vid högre temperatur. En temperaturökning på 10°C ger en 2 till 3 gånger snabbare reaktionshastighet. Detta innebär att de kemiska reaktioner i maten som gör att den blir tillagad går snabbare.
https://sv.wikipedia.org/wiki/Arrhenius_ekvation

Molekylen kan lösa sig i både vattnet och i oljan. Ett emulgeringsmedel har en vattenälskande ”polär” del och en ”opolär” del som är vattenavvisande men trivs i fett. Med ett emulgeringsmedel kan små oljedroppar hållas svävande i vatten under lång tid.

Det finns mer fisk att tillgå i lägre trofinivåer eftersom respirationen gör att det förloras biomassa mellan varje nivå. Detta gäller för alla ekosystem och för livsmedelsproduktion, och ännu mer när det kommer till jämnvarma djur på land.

Om man bara tar bort toppredatorerna hamnar ekosystemet i obalans eftersom deras bytesdjur då kan öka ohämmat.

Fosfor är ett viktigt näringsämne för växter, och växterna tar upp det från jorden genom rötterna.

Syre behöver växter för att kunna respirera, men syret hämtas ur luften. Väte byggs in i fotosyntesen, men växterna får väteatomer genom att spjälka vatten. Kolet som behövs får växterna från koldioxiden i luften.

Fosfor bygger upp cellmembranen, är bärare av genetisk information och transporterar och lagrar energi.

Efter mer än 50 år med rymdfärder vet man mycket om hur astronauternas muskler och skelett försvagas och hur det kan motverkas genom träning, däremot är detaljerna kring mekanismerna som driver försvagningen inte lika välkända. Musklerna kan försvagas även på jorden bland annat som resultat av vissa sjukdomar. För att kunna utveckla bättre
behandlingsmetoder för att motverka den muskelförsvagning som uppstår vid dessa sjukdomar är det värdefullt att förstå exakt vad som händer i musklerna och hur generna styr detta. Särskilt värdefullt är det att kunna studera vad som händer när man inte behöver ta hänsyn till gravitationen, eftersom man då lättare kan isolera just de mekanismer som bidrar till försvagningen. Därför är det speciellt intressant att studera vad som händer i kroppen hos astronauter i omloppsbana.
https://www.forskning.se/2024/01/22/rymdmedicin-kroppen-rymden-mars/

Även om fallskärmhoppare också befinner sig i fritt fall innan fallskärmen löses ut är detta alldeles för kort tid för att det ska få någon noterbar effekt på muskler och skelett.

Dykarsjuka uppstår som resultat av ett snabbt tryckfall, och har inget med gravitationen att göra.

Även om isen vid polerna skulle smälta så skulle vattenmassorna finnas kvar på jorden och bidra till gravitationen. Möjligen skulle en omfördelning av vattenmassorna på jordens yta kunna ge en noterbar påverkan på den lokala gravitationen, men det skulle inte bidra till någon större minskning av jordens gravitation.

I rymden upplever man det som att man är tyngdlös. Att lyfta tunga saker är därför inte jobbigt och bygger inte muskler.

Det hjälper inte att lasta stora tyngder på ryggen, du får inget större motstånd ändå, och det är dessutom svårt att hålla sig kvar på marken.

Att ändra riktning på tunga vikter kräver förvisso en viss kraft, men det kommer att vara nästan hopplöst att göra armhävningar om du inte binder fast dig i golvet. Detta är ingen bra träningsmetod om man vill bygga muskler.

Att försöka använda hantlar fungerar inte mycket bättre. Hantlarna upplevs tyngdlösa. Även om de har en viss tröghet som gör att du behöver lite kraft för att ändra riktningen från upp till ner så får du ingen bra träning av hantlar, effekten blir inte alls lika bra som på jorden.

När du gör situps så jobbar du mot din kroppstyngd. Att göra situps med fötterna fästa högt uppe på en vägg kräver stort arbete på jorden, men i rymden spelar det ingen roll om fötterna pekar upp eller ner, det blir alltid väldigt lätt att göra situps, och det ger ingen bra träning.
Att dra i ett elastiskt band är däremot effektivt. Oavsett om du är tyngdlös eller inte är det lika jobbigt att dra ut banden. Detta är en utmärkt träning i rymden som astronauter ofta använder sig av.

För att tomatplantan ska bära frukt behöver den först utveckla blommor som sedan behöver pollineras. Den behöver alltså genomgå ett antal utvecklingssteg, som var och ett innebär sina egna utmaningar. För salladen är det främst bladen vi äter, vilket gör att den är betydligt enklare att odla.

Temperaturen på rymdstationen kontrolleras noga och kan anpassas efter de växter man vill odla, och är därför inte en faktor som skiljer tomaten från övriga växter.

I rymden finns ingen skillnad på upp och ner, så det är korrekt att säga att tomaten inte kan skilja på upp och ner i rymden. Detta gäller dock även alla övriga växter, och innebär därför ingen skillnad mellan tomat och sallad.

Eftersom vi än så länge inte har hittat utomjordiskt liv är inte heller utomjordiska växtsjukdomar någon riskfaktor för tomatplantorna på ISS.

https://www.nasa.gov/exploration-research-and-technology/growing-plants-in-space/

För att en propeller ska bidra till framdriften behöver det finnas tillräckligt med materia. Eftersom det finns mycket lite materia i rymden kommer en propeller inte fungera.

En raketmotor är en motor som bygger på principen att varje kraft har en motkraft (Newtons tredje lag). Genom att massa slungas i väg med hög hastighet åt ett håll ger detta en kraft som driver farkosten åt andra hållet. De flesta raketmotorer i rymdfarkoster bygger på kemisk förbränning, där bränslet antänds och skapar en mycket varm gas som slungas ut och driver raketen framåt. https://sv.wikipedia.org/wiki/Raketmotor

En jonmotor är en variant av raketmotor där joner används som drivmedel i stället för kemiskt bränsle. I jonmotorn värms en tung gas, ofta Xenon, upp tills den joniseras och på så sätt skapas ett plasma som består av positivt laddade joner och negativt laddade elektroner. Med hjälp av ett elektriskt fält accelereras jonerna så att de lämnar motorn med hög hastighet. Detta skapar en drivkraft som driver farkosten åt motsatt håll från jonflödet. Jonmotorer används bland annat för att kontrollera satelliters position samt i vissa rymdsonder, t ex i rymdsonden Dawn som utforskade asteroiden Vesta och dvärgplaneten Ceres. https://sv.wikipedia.org/wiki/Jonmotor

Ett solsegel utnyttjar framförallt strålningstrycket som uppstår när solljus reflekteras i stora reflektorer. Det skulle även vara möjligt att använda solvinden, det vill säga de laddade partiklar som hela tiden strömmar ut från solen. Då skulle man i så fall spänna upp elektriska ledare som skapar ett elektriskt fält som fungerar som en “segel” som reflekterar elektronerna i solvinden, och därigenom ger rymdfarkosten en drivkraft framåt. Eftersom både solstrålningen och solvinden avtar kvadratiskt med avståndet från solen är denna teknik mest effektiv i de inre delarna av solsystemet. Solsegel användes första gången i rymdsonden IKAROS 2010. https://sv.wikipedia.org/wiki/Solsegel