Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 14 frågor/svar hittade Kraft-Rörelse [21362] Svar: Rörelsemängdsmomentet L (se fråga 12527 L = I*w för med sig en energi E = I*w2/2. I Angular_momentum#Conservation_of_angular_momentum står det "that a decrease in the moment of inertia requires investing energy", dvs om vi minskar I så kostar det energi. Om vi inte tillför energi kan I bara öka. Konståkaren måste alltså tillföra energi (genom kraft*väg) för att öka spinnet. För att minska spinnet behöver hen bara släppa loss armarna. Se fråga 12527 Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; tröghetsmoment [9]; Kraft-Rörelse [20942] Ursprunglig fråga: Svar: En konserveringslag är en fysikalisk lag som statuerar att en viss storhet, i vissa fysikaliska system bevarar sitt värde efter en viss händelse. Energin är en konserverad storhet som sålunda bevaras vid olika fysikaliska händelser. Andra konserverade storheter är till exempel rörelsemängd (elastiska stötar), rörelsemängdsmoment (vissa rotationer) etcetera, se Konserveringslag Konserveringslagar kan inte härledas från scratch så det är enklast att behandla dem som experimentella resultat. De kan emellertid härledas av olika symmetrier, se Noether's_theorem#Basic_illustrations_and_background Vad gäller din snurrande basketboll måste den rulla ner från fingertoppen. Det skulle betyda att rotationsaxeln ändras, vilket ju inte är tillåtet. Se även nedanstående videos.
Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; Kraft-Rörelse [20265] Svar: Om däremot Grönlands-isen och isen på Antarktis smälter, dessa ligger ju på land, så kommer vatten att flyttas till lägre breddgrader. Den massa som vattnet har flyttas alltså till områden som ligger längre ifrån rotationsaxeln. Jordens tröghetsmoment ökar alltså. För att rörelsemängdsmomentet skall förbli konstant måste alltså rotationshastigheten minska, precis som du säger. Se även fråga 19817 Nyckelord: jordens rotation [22]; rörelsemängdsmoment [14]; Kraft-Rörelse [20187] Ursprunglig fråga: https://www.youtube.com/watch?v=5ZnKIPfIhAQ&nohtml5=False Svar: För det första: detta är fullständigt livsfarligt om man inte gör det rätt! Rätt utfört är det en utmärkt demonstration av rörelsemängdsmomentets bevarande (se fråga 12527 För en tyngd med massan m som snurras runt i ett snöre med längden r och med hastigheten v är rörelsemängdsmomentet L = m*v*r (Egentligen är L en vektor, men låt oss inte krångla till det.) Massan är naturligtvis konstant, så om r minskar måste v öka för att L skall vara konstant. Allteftersom linan med tyngden roterar kring den horisontella stolpen blir ju r mindre. I början glider ju repet mot stolpen, vilket även det gör att r minskar. För att rörelsemängdsmomentet skall bevaras måste alltså tyngdens hastighet öka. Detta innebär två saker som är väsentliga: 1 Tyngden snurrar snabbare och snabbare runt stolpen och många varv runt stolpen hindrar att linan glider. 2 Den ökande hastigheten gör att spänningen i linan ökar (F=mv2/r). Både 1 och 2 medför att friktionen ökar vilket bromsar upp gubben. Den ökande hastigheten bidrar till att gubben hinner bromsas in innan han slår i marken. Längden på linan, friktionen mellan rep/stolpe och massan hos vikten måste anpassas så att gubben bromsas upp lagom fort. För mycket uppbromsning gör att gubben dras sönder av linan, för liten uppbromsning och gubben slår i marken. Här är videon. Man ser att det i princip är fråga om ett bungyjump med översta ändan lös och utan elasticitet i linan. Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; friktion [53]; Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19440] Ursprunglig fråga: Svar: Kvanttalet l är ju ett mått på elektronens rörelsemängdsmoment, dvs rXp. Klassiskt sett måste då för l>0 p gå mot oändligheten när r går mot noll. Se fråga 17699 Se länk 1 fråga 19483 Nyckelord: elektronskal [12]; rörelsemängdsmoment [14]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/orbdep.html#c2 Kraft-Rörelse [18512] Fråga 1. Jag undrar hur jorden med sitt korta gravitationsfält kan utöva dragningskraft på solen som befinner sig så långt bort? Samma undran gäller för förhållandet månen och jorden? Fråga 2. Hur kan två objekt med så olika stora massor utöva samma kraft på varandra då gravitationskraften är större ju större massa objektet har? Fråga 3. Vad är det för mekanism som får jorden att rotera kring sin egen axel? Jag vill ha en förklaring i klarspråk och inte i matematiska termer. Svar: Du har rätt i att gravitationskraften från solen på jorden och från jorden på solen är lika. Detta är Newtons tredje lag, se fråga 15642 1,2 Jordens gravitationskraft är inte "kort". Den har samma räckvidd som solens, i princip oändlig eftersom den går som 1/r2. Om solens massa är M och jordens massa m, så är gravitationskraften proportienell mot M*m, se 12834 3 Det behövs ingen mekanism för att jorden skall fortsätta rotera eftersom rörelemängsmomentet bevaras, se fråga 12527 Nyckelord: Newtons gravitationslag [12]; rörelsemängdsmoment [14]; solsystemets bildande [12]; matematik i fysik [6]; Universum-Solen-Planeterna [18235] Svar: Jag vet inte var dina värden på ändringen i dygnets längd kommer ifrån. Enligt Wikipedia är ökningen i dygnets längd 20 mikrosekunder per år. Sedan finns det även tillfälliga ändringar beroende på landhöjningen efter istiden. Även tillfälliga händelser som jordbävningen 2004 (som orsakade Tsunamin i Indiska Oceanen) kan påverka dygnets längd (3 mikrosekunder). Orsaken till dessa förändringar i dygnets längd är att jordens tröghetsmoment ändras, varvid rotationshastigheten ändras för att rörelsemängdsmomentet skall vara konstant. Eftersom ändringen i månens avstånd är c:a 4 m per århundrade (4 cm/år) kan du för åtskilliga hundra år använda ett linjärt samband, dvs 2 ms/100 år ger 4 ms/200 år osv. Nyckelord: tidvatten [15]; rörelsemängdsmoment [14]; Kraft-Rörelse [17699] Svar: Se vidare Particle_in_a_spherically_symmetric_potential Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; 1 http://kurslab-atom.fysik.lth.se/Lars/AtomicPhysics/Effective%20potential.pdf Kraft-Rörelse [15047] Ursprunglig fråga: När man så sätter snurr på de ihoplimmade pengarna tycker man ju att den del som är tyngst bör hålla sig mot underlaget som pengarna snurrar på, men så är inte fallet. För om man sätter igång snurren med det tungre partiet nerår vänder sig pengarna efter en stund så att den del där fentiöringen och femman är kant i kant hamnar uppåt. Hur kan detta komma sig? Man tycker ju att den del som är tyngst bör snurra så nära underlaget som möjligt och inte vända sig och snurra med den tyngsta delen uppåt. Vad är förklaringen? Svar: Jag tror vi har att göra med samma fenomen som för snurran Tippe-Topp på bilden längst ner, övre raden. Om man sätter snurr på den med handtaget uppåt (som på vänstra bilden), kommer den efter ett tag börja precessera (rotationsaxeln roterar kring en normal till bordsytan) med större och större amplitud för att till sist ställa sig på skaftet (som på högra bilden). Här är en animerad version av Tippe-Topp (uppdatera sidan för att starta om): ![]() Bilderna nederst visar en snurra som är mycket lik din myntsnurra. Den uppför sig på samma sätt: den extra tyngden förflyttar sig efter en stund upp till toppen av snurran. Förklaringen är ganska komplicerad, och jag kan här bara antyda vad orsaken är. En "normal" snurra har en spetsig botten medan denna snurra har en rund. En klassisk snurra kan också börja precessera (se länk 2 för en detaljerad diskussion om precession), med den vänder aldrig helt. För en ideal (utan friktion) snurra måste rörelsemängdsmomentet och rotationsenergin bevaras. För vår vändande snurra (och Andereas mynt) är det uppenbart att tyngdpunkten ligger högre i det senare läget än i startläget. Snurrans potentiella energi har alltså ökat. Energin för detta tas från rotationsenergin - snurran roterar långsammare i det omvända läget. Men hur var det nu, skulle vi inte bevara rörelsemängden? Nej, det behöver vi inte om vi har friktion - bevaringslagen gäller bara ett isolerat system. Det är friktionen mellan snurrans botten och bordsytan som dels bromsar upp rotationen men också orsakar en kraft som orsakar ett vridmoment (friktionskraftens angreppsriktning går inte genom snurrans tyngdpunkt) som får snurran att vrida sig så att den till slut tippar över. Hans-Uno Bengtsson beskriver fenomenet i detalj och matematiskt i sin bok Fysik för akrobater.
Se även gyroskop ![]() /Peter E Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; 1 http://www.4physics.com/phy_demo/top/top.html * Universum-Solen-Planeterna [13611] Fråga:Om neutronstjärnors rotationshastighet /Veckans fråga Ursprunglig fråga: Svar: Låt oss bara som ett räkneexempel se hur snabbt solen skulle rotera om den blev en neutronstjärna (det blir den inte i verkligheten eftersom minsta massan för en neutronstjärna är c:a 1.4 solmassor). Solens rotationstid är 25 dygn, dvs 25*24*60*60 s = 2 106 s Eftersom en neutronstjärna har en radie av c:a 10 km blir krympningsfaktorn c:a 105. Rörelsemängsmomentet går, om massfördelningen bevaras, som v*r där v är rotationshastigheten och r är radien. Om radien minskar med en faktor 105 så måste rotationshastigheten öka med samma faktor. Eftersom rotationstiden t ges av t = 2*p*r/v kommer den att minska med en faktor 1010. Rotationstiden blir då 2 106 * 10-10 = 2 10-4 s dvs 0.2 millisekunder. I själva verket skall man bara räkna med de centrala delarna av stjärnan, och en del av rörelemängdsmomentet försvinner med utslungad massa. Man tror att en nybildad neutronstjärna kan ha en period på ner mot 1 millisekund. Genom växelverkan mellan neutronstjärnans enormt starka magnetfält och omgivande gas kommer neutronstjärnan ganska snabbt att bromsas upp. Vi kan observera neutronstjärnor som s.k. pulsarer (normalt i radio-området) med perioder mellan några millisekunder och några sekunder. Animeringen nedan visar hur man föreställer sig en neutronstjärna. Det mycket starka magnetfältet ligger inte i samma riktning som rotationsaxeln. Magnetfältet tvingar laddade partiklar in mot de magnetiska polerna. När partiklarna träffar neutronstjärnan orsakar de ett "norrsken" av radiostrålning, synligt ljus eller röntgenstrålning. Dessa "norrsken" följer med i rotationen, så att den strålning vi ser kommer att variera med en mycket kort period. Vi har vad vi kallar en pulsar. Länk 1 ger lite information om rotationen. Fråga 12527 ![]() /Peter E Se även fråga 15305 Nyckelord: neutronstjärna [11]; rörelsemängdsmoment [14]; * Kraft-Rörelse [12527] Fråga:Snurr på kontorsstol /Veckans fråga Ursprunglig fråga: Svar: Förklaringen är att något som kallas rörelsemängdsmoment L - produkten av en kropps tröghetsmoment I och dess rotationshastighet w (vinkelhastighet) L=Iw - måste bevaras (Se Rörelsemängdsmoment Se snackset Rotera mera ![]() /Peter E Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; *vardagsfysik [64]; * Kraft-Rörelse [9154] Fråga:När man står på en snurrande platta och håller lika stora vikter i båda händerna och har armarna utefter kroppen har man en viss hastighet. När man sedan lyfter armarna (raka) minskar hastighetet. Varför? /Linda J, Hammarö Svar: Se även fråga 6344 Nyckelord: rörelsemängdsmoment [14]; tröghetsmoment [9]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mechanics/rstoo2.html#c1 * Kraft-Rörelse [3576] Fråga:Hej jag undrar vad jag kan hitta en matematisk beskrivning om hur ett gyro fungerar. Tex, hur det klassiska cykelhjulstricket fungerar. /Johan S, Ericsson, Karlskrona Svar: Denna egenskap hos gyroskopet nyttjas för navigation i fartyg och robotar. Navigationssystemet i den gamla kryssningsroboten V1 från andra världkriget baserades på gyroskop. Det var ett rent mekaniskt system. Är snurran inte fritt upphängd, bör den egentligen inte kallas
gyroskop. Då blir matematiken besvärligare, och vi går inte in
på den här. Experimentet med cykelhjulet är beskrivet och
diskuterat här: Gyro Se även snackset Kul med (cykel)hjul Se även fråga 293 Nyckelord: gyroskop [1]; rörelsemängdsmoment [14]; * Universum-Solen-Planeterna [3831] Fråga:Rymdfarkoster ska enligt uppgift kunna accelereras av tunga objekt (planeter) i sin färd ut i universum. Innebär denna acceleration endast en riktningsförändring eller är det dessutom så att farkosten ökar sin fart, och därmed sin energi, efter passagen av planeten? Om det senare skulle vara fallet, varifrån kommer i så fall denna energi? Minskar planetens rotationsenergi, och i så fall hur går det till? /Stefan E, SSHL, Sigtuna Svar: Man kan beskriva effekten så här: antag att vår rymdsond kommer till en planet "innifrån" (från närmare solen än planeten). om sonden går "bakom" planeten kommer den naturligtvis att bromsa planeten lite. Detta betyder att planetens rörelemängdsmoment i förhållande till solen minskar. Men rörelemängdsmomentet måste bevaras. Det är vår sond som åstadkommer detta genom att den accelereras i planetens rörelseriktning. Vi kan alltså accelerera vår rymdsond utan att använda bränsle genom att använda lite av planetens rörelseenergi. Praktexemplet är Cassini, länk och bild nedan, som skickats upp mot Saturnus. Först åker den in mot mot Venus, och får en spark där ut mot jorden, som sparkar den in mot Venus en gång till. Där får den en ny spark, denna gång ut mot Jupiter, som sparkar den vidare mot Saturnus. Är det inte ett fantastiskt rymdjongleri? Dessa trick gör att man kan skicka en ungefär 10 gånger tyngre rymdsond än om man hade skickat den direkt. Någon har räknat ut att millennieskiftet fördröjs en miljondels sekund på grund av att Cassini "stal" energi av jorden. NOT 1: Om sparken kommit från rotationsenergin hade Venus inte varit användbar, för den snurrar knappt alls. NOT 2: Ovanstående är i princip samma effekt som för bollarna i fråga 153 ![]() /KS/lpe Nyckelord: rymdfärder [23]; rörelsemängdsmoment [14]; gravity assist [2]; 1 http://saturn.jpl.nasa.gov/mission/gravityassistsflybys/ *
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.