Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

4 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [13663]

Fråga:
Jag kom i diskussion med en kollega angående fallhastighet.

Om två föremål är identiskt utformade, form, yta. Det som skiljer är endast vikten. Om man släpper dessa från t ex 3 000 meters höjd, vilken faller fortast.

Kanske 2 frågor? Vilken kommer fortast upp i maxhastighet och skiljer det på maxhastigheten.

Vad jag lärde mig en gång var att i vakum så faller en fågelfjäder och t ex en sten lika fort. Hur ligger det till?

Måste få svar annars kan vi inte gå vidare med våra liv..... .
/Bengt H, Kävlinge

Svar:
Frågan är ganska lik 869 nedan. Eftersom luftmotståndet vid en given hastighet är samma, så kommer det tyngre föremålet att ha en större netto-kraft nedåt, varför det tunga föremålet kommer att falla snabbast.

Den andra frågan är svårare, men det är ganska klart att det lättare föremålet först når sin maxhastighet. Hur snabbt denna nås beror på det funktionella sambandet mellan luftmotståndet och hastigheten. Maxhastigheten är högst för det tyngre föremålet.

I vakuum faller alla föremål lika snabbt. David Scott och Jim Irwin demonstrerade detta med en fjäder och en hammare framför en TV-kamera vid en av de bemannade månfärderna (Apollo 15), se länk 1 för detaljerad beskrivning.

Hoppas detta avgör era diskussioner!
/Peter E

Se även fråga 869

Nyckelord: månfärder [7]; massa, trög/tung [4]; fallrörelse [21];

1 http://history.nasa.gov/alsj/a15/a15.clsout3.html
2 http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_15_feather_drop.html

*

Kraft-Rörelse [12834]

Fråga:
Är Newton alltid konstant?

Om det är det, hur kan då Newton ha ett konstant förhållande gentemot en massas vikt i kg (c:a 9,8), då en massas vikt i kg varierar beroende på hur stark gravitationskraft massan utsätts för? T.ex. väger en människa olika mycket i kg beroende på vilken planet hon befinner sig på, hur kan hon då alltid ha ett konstant Newton-värde?
/Pontus X, Skärholmen, Stockholm

Svar:
Pontus! Om jag förstår dig rätt så undrar du varför det man kallar tröga massan m1 (mängd materia) är lika med den tunga massan m2 (hur massan påverkas av ett gravitationsfält).

Den tröga massan definieras av Newtons andra lag:

F = m1 a

Den tunga massan definieras av Newtons gravitationslag:

F = Gm2 M/r2

där gravitationskonstanten G är

G = 6.673 10-11 m3s-2kg-1

Vi får accelerationen i ett tyngdkraftsfält (attraherande massan M och avståndet från massan r) genom att sätta kraften i tröghetslagen lika med gravitationskraften. Vi får

a = F/m1 = (Gm2 M/r2)/m1

Om den tröga massan är lika med den tunga massan kan massorna elimineras och vi får

a = GM/r2

Accelerationen och därmed fallhastigheten är alltså oberoende av massan på den fallande kroppen!

Tyngdaccelerationen g vid jordytan blir

g = GM/R2 = 6.673*10-11*5.9736*1024/(6.371*106)2 = 9.82 m/s2

där M är massan och R radien.

Hur kan vi förstå det faktum att den tröga massan och den tunga massan är lika? Jo, det är en naturlig följd av Einsteins allmänna relativitetsteori. Denna säger att gravitation är ekvivalent ("samma som") acceleration. Låt oss anta att vi har ett gravitationsfält som ger tyngdaccelerationen g (nedåt). Detta är då ekvivalent med en hiss som har accelerationen g (uppåt). Vad händer om du släpper en lätt kula och en tung kula mitt i hissen? I förhållande till hissen (som ju accelererar uppåt) rör sig kulorna hela tiden med samma hastighet (eftersom de inte påverkas av någon kraft). Eftersom vi sade att acceleration och tyngdkraft är ekvivalenta, faller alltså alla kroppar med samma hastighet oberoende av deras massa. Man kan säga att Einstein i förhållande till Newton bytte ut en ekvivalensprincip (trög massa=tung massa) mot en annan (tyngdkraft=acceleration).

Från Newtons gravitationslag kan man härleda att planeter och satelliter rör sig i elliptiska banor, se Elliptic_orbit . I själva verket kan man härleda alla tre Keplers lagar, se fråga 12644 .

Se vidare Mass och länk 1.
/Peter E

Se även fråga 12833 och fråga 13930

Nyckelord: Newtons gravitationslag [12]; massa, trög/tung [4]; tyngdaccelerationen [12];

1 http://einstein.stanford.edu/STEP/

*

Kraft-Rörelse [9324]

Fråga:
Hej! Undrar lite om skillnaderna mellan den klassiska fysiken och Einsteins två relativitetsteorier. T.ex. innan dessa var det allmänt accepterat att och rum var absolut, men dessa postulat motbevisades av Einstein och förändrade vårt sätt att betrakta universum!

Nu undrar jag vilka andra fenomen som den klassiska fysiken inte kunde förklara, fick sina förklaringar genom Einsteins eminenta teorier? Vore tacksam för svar.
/Magnus A, Köping

Svar:
Valet av ordet "relativitetsteori" är lite olyckligt. Ofta får man höra att den innebär att "allt är relativt", vilket är en missuppfattning. Både Newtons och Einsteins teori (från 1905) är relativitetsteorier i den mening, att relativitetsprincipen gäller i båda. Denna säger att fysiken är densamma i inertialsystem, alltså system i likformig rörelse.

Den viktiga skillnaden är, att Einstein utgår ifrån, att ljushastigheten i vakuum är konstant och oberoende av inertialsystemet. Vidare utgår han ifrån att energi och information inte kan förflytta sig snabbare än ljuset. Det leder till att begrepp som tid, längd och samtidighet inte fungerar enligt vår vardagsuppfattning. Det leder också till den välkända relationen mellan energi och massa E = mc2.

Den allmänna relativitetsteorin är huvudsakligen en gravitationsteori, baserad på den speciella relativitesteorin. Här inför man ekvivalensprincipen, som säger att den tunga massan är lika med den tröga massan. Den första har med gravitation att göra, den andra med acceleration. Gravitationskraften (liksom centrifugalkraften) betraktas här som en fiktiv kraft, alltså en kraft som egentligen inte behövs. Partiklar som inte påverkas av någon kraft, rör sig "rätlinjigt" i den krökta fyrdimensionella rumstiden. En satellit som rör sig i en bana runt jorden, rör sig i någon mening "rätlinjigt" i den rumstid, som kröks av jordens massa.

Att gå in på alla fenomen, som förklaras av Einsteins teorier skulle dra alldeles för långt. Man kan i alla fall konstatera, att inga exerimentella data strider mot teorierna. Sedan vill vi påpeka, att man inte kan säga att Newtons mekanik är fel. Under mindre extrema förhållanden duger den utmärkt. När man skickar sonder till Mars, använder man Newtons mekanik.
/KS

Nyckelord: massa, trög/tung [4]; relativitetsteorin, allmänna [26]; relativitetsteorin, speciella [38];

*

Kraft-Rörelse [6917]

Fråga:
Hej! Hur skulle ni definiera massa? Det görs väl ganska mycket forskning på det här med massa? Vad har man kommit fram till? När förväntar fysikerna sig att kunna ge en fullständig förklaring till massans uppkomst?
/Rebecca A

Svar:
Massa är ett centralt begrepp i fysiken. Sedan gammalt skiljer man på den tunga massan (mg) och den tröga massan (mi), definierade genom

F = gmg

och

F = ami

där F är kraften, g är tyngdaccelerationen och a är accelerationen. Det är ingalunda givet att den tunga och tröga massan är lika. Redan Newton gjorde en del experiment, som visade att det i varje fall inte skiljde mycket. Ungraren Eötvö gjorde i slutet av 1800-talet en rad berömda försök, som visade att de var lika inom en miljarddel. Om du är intresserad av detta, finns det detaljerat beskrivet i Nationalencyklopedin . När Einstein 1915 formulerade den allmänna relativitetsteorin, postulerade han att den tunga och tröga massan är lika (ekvivalensprincipen). Det innebär att fysiken är lika för alla system i fritt fall (tyngdlöst tillstånd).

Experiment: Håll en sten i handen. Nu upplever du den tunga massan. Kasta iväg stenen. Nu upplever du i huvudsak den tröga massan.

En helt annan aspekt på massa är hur elementarpartiklarnas massa ska förklaras. Den mest populära förklaringen har med Higgs-partikeln att göra. Den är ännu inte upptäckt, men man hoppas göra det med den jätteaccelerator som kallas LHC, och är under byggnad vid CERN-laboratoriet utaför Geneve. Den bör komma igång år 2005.
/KS

Nyckelord: massa, trög/tung [4];

1 http://public.web.cern.ch/Public/
2 http://lhc-new-homepage.web.cern.ch/lhc-new-homepage/

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.