Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 15 frågor/svar hittade Materiens innersta-Atomer-Kärnor [21146] Jag har också förstått att det finns något som heter lawson kriteriet men har inte förstått om det har med detta att göra eller vad det ens är. Svar: Lawsonkriteriet (se Lawson_criterion och länk 1,2) är ett mått (en s.k. "figure of merit", se Figure_of_merit ) på hur effektivt ett fusionssystem är. Det definieras som trippelprodukten n t T där n är elektrondensiteten, t är inneslutningstiden och T är temperaturen hos plasmat. Lawsons ursprungliga definition innehöll inte T. Se även fusion . Nyckelord: fusion [17]; rörelsemängd [15]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/NucEne/lawson.html Kraft-Rörelse [19839] Svar: Nyckelord: rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [19594] Jag undrar om det finns någon laboration man kan utföra för att bevisa att alla krafter har en motkraft? Tack på förhand. Svar: Kraft/motkraft behandlas i Newtons tredje rörelselag, se fråga 15642 och Newtons_rörelselagar#Newtons_tredje_lag . Man kan visa att den gäller t.ex. genom att dra isär två hopkopplade dynamometrar (instrument för mätning av krafter bestående av en fjäder med en skala) eller genom att pressa översidorna hos två badrumsvågar mot varandra. Man bör då få samma värde på krafterna. Ett modernare begrepp som ersätter Newtons tredje lag är bevarande av rörelsemängd, se fråga 14476 och
Momentum#Conservation . En enkel demonstration av detta är rekylen man får hos ett gevär när kulan skjuts iväg. Nyckelord: rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [18620] Tack på förhand.
S.A. Svar: Låt oss börja med att räkna ut den totala potentiella energin när K och M befinner sig i vila på taket: mgh = (40+80)*10*20 = 24000 J Efter 10 m fall har båda hastigheten v. De har då fallit 10 m. Vi kan räkna ut v genom att sätta rörelseenergin = potentiella energin: mv2/2 = mgh dvs v = sqrt(2gh) = sqrt(2*10*10) = 10*sqrt(2) (Observera att massan m kan förkortas bort, vilket reflekterar att alla kroppar faller lika fort om man bortser från luftmotståndet.) Nu växelverkar K med M så att K:s hastighet blir noll (egentligen borde vi säga fart som är beloppet av hastighetsvektorn). Vi måste bevara rörelsemängden så att den är densamma före och efter knuffen: Före: mK*v + mM*v Efter: 0 + mM*v' där v' är M:s hastighet efter knuffen. Vi får mK*v + mM*v = mM*v' dvs v' = v(1+mK/mM) = 1.5v K faller ytterligare 10 m från hastigheten noll och får därmed sluthastigheten vK = 10*sqrt(2) = 14.1 m/s M har begynnelsehastigheten 1.5v dvs 1.5*10*sqrt(2). Från ekvation (4) i fråga 18438 får vi M:s sluthastighet vM från vM2 = (1.5*10*sqrt(2))2 + 2*10*10 = 450 + 200 = 650 vM = sqrt(650) = 25.5 m/s Rörelseenergierna efter fallet blir alltså 40*(10*sqrt(2))2/2 = 4000 J 80*(sqrt(650))2/2 = 26000 J Totala rörelseenergin blir alltså 30000 J. Den potentiella energin uppe på taket var 24000 J. Var kom då de extra 6000 J från? Jo, skillnaden var det arbete som K utförde på M vid knuffen halvvägs ner. I detta fall (liksom i en oelastisk stöt där rörelseenergi försvinner i form av värme) bevaras allså inte rörelseenergin, så vi kan inte använda energiprincipen för att räkna ut hastigheten efter knuffen. Rörelsemängdens bevarande gäller emellertid alltid i ett system utan externa krafter. Se även Elastic_collision och Inelastic_collision . Fotnot: hur kan detta system antas vara utan extern kraft? Tyngdkraften verkar ju hela tiden på både M och K. Jo, det går bra så länge knuffen halvvägs sker under mycket kort tid. Då kan man anta att totala rörelsemängden bevaras. Nyckelord: rörelseenergi [14]; rörelsemängd [15]; potential/potentiell energi [30]; Kraft-Rörelse [18133] Svar: F dx = F dx/dt dt = F v dt = dp/dt v dt = v dp = m v dv Detta integreras från 0 till v och vi får den totala kinetiska energin Ekin = Int(F) dx = Int(m v) dv = mv2/2 Integralen av rörelsemängden är alltså kinetiska energin. Då är alltså derivatan av kinetiska energin med avseende på v rörelsemängden. Se vidare Kinetic_Energy . Nyckelord: rörelsemängd [15]; rörelseenergi [14]; Kraft-Rörelse [16947] Svar: före stöten: mv Ändringen i golfbollens rörelsemängd är alltså 2mv. Denna måste tas upp av bowlingklotet eftersom den totala rörelsemängden bevaras. Nyckelord: elastisk stöt [12]; rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [16572] Svar: mv = MV dvs V = mv/M Så för stor massa hos geväret får man en liten rekylhastighet. Kraften som sedan påverkar armen som håller i geväret beror på hur lång deformationssträckan är. Nyckelord: rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [15652] Om en vilande kropp på 1 kg påverkas av kraften 10 N, så att den får en acceleration på 10 m/s/s, så kommer den efter 1 s ha uppnått hastigheten 10 m/s, och en förflyttning på 5 m har ägt rum. Fortsätter kroppen att påverkas av samma kraft i 1 s till, så kommer den därefter att ha hastigheten 20 m/s och totalt har en förflyttning på 20 m ägt rum, dvs 15 m ytterligare. Enligt arbetet = F*x, har därför mer energi gått åt under den andra sekunden. Men kraften under den andra sekunden var ju densamma som under den första sekunden. Hur kan det egentligen krävas mer energi för att upprätthålla samma kraft under den andra sekunden?
Svar: Anledningen till dina inkonsistenta resultat är att du definierar arbetet fel. Arbetet är F*dx och inget annat. Se i nedanstående tabell att allt är konsistent med definitionen arbete=F*dx. x är hur långt vikten (m=1 kg) har fallit, h är höjden över marken.
Se Kinetic_energy för härledning av uttrycket mv2/2. Nyckelord: arbete [24]; potential/potentiell energi [30]; rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [15131] Ursprunglig fråga: Svar: Wikipedias definition är lite mer konkret (se Kraft ): kraftbegreppet är en abstraktion inom fysiken för att förklara och beskriva orsaken till förändringar i ett systems rörelse. Den grundläggande definitionen är att kraft är alla företeelser som ändrar en kropps rörelsemängd p = m·v: F = dp/dt = d(mv)/dt = m·dv/dt = m·a Det finns många olika sorters krafter. De fundamentala kraftverkningarna är gravitationskraft, den svaga kraften, elektromagnetisk kraft och färgkraften. Sedan finns andra yttringar av kraft, t.ex. rekylkraft, friktionskraft och elastisk kraft. Se vidare Force . Nyckelord: kraft [12]; Newtons rörelselagar [21]; rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [14948] Svar: Om massan är m och hastigheten är v så är rörelsemängden mv. Totala rörelsemängden måste bevaras. Vi antar att dörren har massan M som är stor jämfört med m. Om massan fastnar på dörren gäller om dörrens hastighet är V mv = MV dvs V = v*(m/M) Om massan i stället studsar tillbaka blir den till dörren överförda rörelsemängden 2mv. I detta fallet gäller alltså 2mv = MV dvs V = 2v*(m/M) dvs hastigheten V är dubbelt så stor i de senare fallet! Nyckelord: rörelsemängd [15]; Ljud-Ljus-Vågor [14543] En laser belyser en yta i 12 mikrosekunder så att energin som absorberas blir 6,84 kJ. Räkna ut rörelsemängden och sedan kraften när allt detta absorberas på en yta som ligger vinkelrätt mot källan. Svar: p = 6840/(3*10^8) = 0.0000228 Js/m = 0.0000228 Ns F = 0.0000228/(12*10^(-6)) N = 1.9 N Nyckelord: rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [14529] Svar: F = dp/dt = m*dv/dt = m*a Alltså blir påverkan (skadan) på ett föremål större i den mindre bilen där accelerationen a är större. Nyckelord: rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [14476] Det känns som att kraften får möjlighet att verka under en längre tid på det formbara jämfört med det mer stabila föremålet men att det ändå är så att hastigheten på det hårda föremålet blir större. Stämmer det? Hur förklarar men detta i så fall? Svar: Om vi skriver om Newtons andra rörelselag (Newton's_laws#Newton's_second_law ) får vi F = ma = mdv/dt = d(mv)/dt = dp/dt och om vi behandlar differentialer med en fysikers respekt Fdt = dp Ändringen i rörelsemängd är alltså proportionell mot kraften och mot tiden den verkar. Så långt är allt korrekt. Men vad är kraften? Antag att du påverkar föremålet med en stav som drivs fram på samma sätt varje gång. I staven har vi en dynamometer. En dynanometer är ett instrument för att mäta kraft, den kan t.ex. bestå av en fjäder. Om föremålet vi puttar på är hårt är kraften maximal och föremålet kommer att accelereras maximalt. Om föremålet är geléaktigt får staven inte riktigt "tag" i det, och kraften blir mindre. Tänk på vad som händer om föremålet är extremt elastiskt - t.ex. luft. Då blir kraften noll (vi borser från stavens massa) och ingenting händer! Se vidare rörelsemängd och momentum . Nyckelord: Newtons rörelselagar [21]; rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [13113] Svar: Som du helt riktigt antyder så måste både rörelsemängden (i alla dimensioner) och totala energin bevaras. Det går inte med bara elektronen kvar efter kollisionen. Även om våglängden du använt är lite lång så är den process som är möjlig när en foton kolliderar med en fri elektron den s.k. comptonspridningen, se Compton Scattering . I comptonspridning innehåller sluttillståndet förutom elektronen en spridd foton med lägre energi. Om en elektron är bunden till en atom så är processen du beskriver möjlig. Den kallas då fotoelektriska effekten. Elektronens energi blir fotonens energi - elektronens bindningsenergi Rörelsemängden bevaras genom att atomen tar upp differensen. Eftersom atomen är mycket tyngre än elektronen, så påverkas elektronens energi mycket lite av detta. Se även fråga 12701 Nyckelord: comptonspridning [3]; fotoelektrisk effekt [7]; rörelsemängd [15]; Kraft-Rörelse [10076] Svar: Om vi förutsätter att kupén är intakt så beror skadan på hur stor accelerationen (negativ för uppbromsning) är. Accelerationen (och kraften F=ma) beror på hur lång sträcka bilen får på sig att stanna. Längre sträcka betyder mindre acceleration och därmed mindre skador på passagerarna. Moderna säkra bilar är därför byggda med ett förstärkt förar/passagerarutrymme och så stora deformationszoner som möjligt speciellt fram och bak. Jag har när jag gjorde min militärtjänst i pansartrupperna suttit i en pansarbandvagn som i 5 km/t (gångfart) körde in i en jordvall. Eftersom det då knappast fanns någon deformationszon, så kändes kollisionen ordentligt! Sedan måste man bromsa upp passagerarna så försiktigt som möjligt - annars kommer de att med full fart slå i framsidan av kupén. Detta sker med krockkuddar (länk 1 och Airbag ) och bilbälten. Både kuddar och bälten skapar en egen deformationszon så att uppbromsningstiden blir så stor som möjligt. Vad händer om två bilar av olika storlek kolliderar? Eftersom slutresultatet för en central kollision är att den mindre bilen får en viss hastighet bakåt (pga rörelsemängdens bevarande), så kommer passagerarna i denna utsättas för en större acceleration. Vad värre är kommer en kollision mellan en stor och en liten bil ofta att missa de deformationsbalkar som är inbyggda i bilarna eftersom den tyngre bilen ofta är mycket högre. g-krafter Låt oss uppskatta g-kraften vid en kollision. Hastigheten är v och deformationssträckan x. Vi har en konstant acceleration a. Eftersom medelhastigheten under uppbromsningen är v/2 blir uppbromsningstiden t = x/v/2 = 2x/v Accelerationen blir a = dv/dt = v/t = v/(2x)/v = v2/(2x) [1] Accelerationen uttryckt i g blir a = v2/(2xg) g [2] För en hastighet av 20 m/s (72 km/t) och en deformationssträcka 0.5 m får vi accelerationen a = 202/(2*0.5*10) g = 40g Alternativ härledning av accelerationen Om bilens massa är m så är rörelseenergin från början mv2/2 och efter kollisionen 0. Vi behöver alltså utföra arbetet mv2/2 fär att stoppa bilen. Med en konstant kraft F över sträckan x får vi F*x = m*a*x = mv2/2 dvs a = v2/(2x) Detta är samma uttryck som [1] ovan. Observera att bilens massa m kan förkortas bort. Se även fråga 19330 . Nyckelord: kollisionssäkerhet [1]; rörelsemängd [15]; g-krafter [18]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.