Svar:
Ja, den potentiella energin blir värme. Låt oss räkna ut vad temperaturhöjningen blir. Vi har m kg vatten som faller 100 m. Potentiella energin (som blir rörelseenergi och sedan värme) är mgh.

Specifika värmekapaciteten C för vatten är 4180 J/kg.K, se fråga [14203]. Om vi kallar temperaturhöjningen DT får vi

mgh = mCDT

dvs

DT = gh/C = 10100/4180 = 0.24 K.

Dimensionskontroll: [(m/s²)m/(Nm)/(kgK)] =
[(m²/s²)/(kgm/s²m)/(kgK)] = [1/1/(K)] = [K]

Detta torde vara knappt mätbart!
/Peter E 2011-02-21

Svar:
Thomas! Ja, det kan tyckas vara slöseri, men det är det inte av två skäl.

1 Om man snabbstoppar en reaktor genom att köra in styrstavarna helt stoppas kärnklyvningen omedelbart, men det utvecklas c:a 7% av maxeffekten i form av radioaktivt sönderfall hos, framför allt, fissionsprodukterna, se Decay_heatPower_reactors_in_shutdown. Detta är inte tillräckligt för att köra turbinerna på ett effektivt sätt.

2 Den verkliga förlusten blir mycket mindre än 7% dels för att reaktorer normalt inte snabbstoppas utan tas ner långsamt så att en del av sönderfallsenergin tas om hand - de flesta av restprodukterna har halveringstider under ett dygn. Framför allt så körs ju reaktorn åtskilliga månader mellan stoppen, och det är bara de långlivade och sist producerade restprodukterna som inte kommer till användning.

Man skulle kanske kunna använda restenergin för uppvärmning, men eftersom säkerheten är den viktigaste aspekten har man såvitt jag vet inte gjort försök med att utnyttja restvärmet - det skulle helt enkelt inte vara ekonomiskt lönsamt.

När det gäller att experimentera med kärnkraftverk är ju Tjernobyl ett avskräckande exempel. Experimentet som gick snett där hade visserligen bara indirekt att göra med restvärmet. Kylningen av en snabbstoppad reaktor kräver ju pumpar som kräver elektricitet. Om man inte kan få el utifrån, så måste man utnyttja dieselgeneratorer. Det tar emellertid c:a en minut att starta dessa. Man har alltså ett gap på en minut när man inte kan kyla härden. Idén var då att utnyttja rotationsenergin hos turbinerna för att producera reservkraft under en kort stund (reaktorn förutsättes snabbstoppad, så turbinerna snurrar för fullt). Det var när man mitt i natten försökte utföra detta experiment som allt gick förfärligt fel, se Chernobyl_disasterThe_attempted_experiment.

Problemen vi ser i Fukushima efter jordbävningen och tsunamin är just beroende på att resevgeneratorerna förstördes av tsunamin, det gick inte att få ström utifrån och intagen för kylvatten var fulla med bråte. Man kunde alltså inte kyla reaktorhärdana och ännu värre inte en bassäng med relativt nyuttaget kärnbränsle (SFP i nedanstående figur från Wikimedia Commons). Anledningen till att det uttagna kärnbränslet är det största problemet är att det inte är inneslutet lika bra som reaktorhärdarna. Se vidare 2011_Japanese_nuclear_accidents

/Peter E 2011-03-20

Svar:
Jonas! Att evighetsmaskiner inte fungerar vet de flesta eftersom de strider mot termodynamikens lagar, se fråga [15733]. Konstruktioner för evighetsmaskiner är emellertid ofta mycket komplicerade, så det kan vara mycket svårt att genomskåda dem. I detta fallet är det emellertid inte så svårt att se var resonemanget går fel.

Titta på figuren nedan (från fråga [596]). Kapillärkraften orsakas av assymmetrin hos begränsningsytan rör-vätska. Om man, som för glas-vatten, har en konkav yta (sett utifrån) så orsakar krökningen en uppåtriktad kraft. Det är denna som får vattnet att stiga olika högt beroende på rörets diameter. Det är alltså bara ytan som ger en kraft, längs resten av röret råder fullständing symmetri uppåt-nedåt.

Vad skulle hända om vi sågade av det tunnaste röret nedanför vattenytan? Jo vattnet skulle stiga till toppen på röret och krökningen hos vattenytan skulle minska precis så mycket att kapillärkraften motsvarar den nya längden på vattenpelaren. Det rinner alltså inte ut något vatten. Det samma gäller om man kröker röret så att slutet pekar nedåt. Ytspänningen kommer att verka uppåt och hindra vattnet från att rinna ut, se Perpetual_motionGallery.

Man kan alltså inte transportera vatten enbart med kapillärkraften, se fråga [9033]. Träd transporterar vattnet genom att först med osmos och kapillärkraft skapa en vattenpelare. Vattnet pumpas sedan upp genom att det skapas ett undertryck genom att vattenånga bildas och går ut genom bladens klyvöppningar. Det är alltså värmen från solen som är "motorn" i systemet.

/Peter E 2012-03-01

Svar:
En video från kollisionen finns här:

Kenny Bräck survived 214 g's (on his official homepage you can read the following sentences: ...my car caught air at 220 mph, got air borne and smashed straight into a massive steel pole in the catch fence. The impact was enormous, but leaving the cockpit intact. It recorded a record 214 g impact and left me seriously injured...)

Hastigheten vid kollisionsögonblicket är alltså

220 mph = 2201.609 km/t = 2201609/3600 m/s = 98 m/s.

I fråga [10076] visas hur man beräknar accelerationen från hastigheten och deformationszonens längd, x. Låt oss anta att accelerationen 214g är korrekt. Om vi löser ut x får vi

x = v²/(2a) = 98²/(22149.8) = 2.3 m.

Detta är åtminstone av rätt storleksordning. Videon visar att bilen nästan har full hastighet vinkelrätt mot barriären (titta på bromsspåren), så den första kollisionen har haft en mycket hög g-kraft. Bilen fortsatte sedan ner på körbanan där den bromsades upp (roterande) med betydligt mindre g-kraft. En del av bilens rörelseenergi omvandlades alltså till rotationsenergi vid kollisionen.

Bräck hade naturligtvis tur att han klarade sig med livet i behåll. Det var emellertid inte bara tur utan framför allt tack vare bilens konstruktion. Lägg märke till att efter kollisionen återstår i princip en intakt cockpit, allt annat har skalats av och använts som deformationszon och minskat accelerationen.

Se även Kenny_BräckIndy_Racing_League_(andra_andningen).

Under länk 1 finns en kalkylator för att räkna ut accelerationen. Länk 2 med fysik för advokater är ganska kul med bland annat energienheten pund-fot!
/Peter E 2014-02-26

Svar:
Hej Anna!

Vattenkraft är energi som utvinns ur strömmande vatten. Strömmarna kan finnas i vattendrag, eller skapas genom temperaturskillnader i världshaven eller som tidvattenströmmar. Även konstgjorda vattendrag kan användas. Det man vanligen avser med vattenkraft är utvinning av den lägesenergi som vattnet har fått i sitt naturliga kretslopp genom soldriven avdunstning följt av nederbörd på högre liggande markområden. Vatten från regn eller smält snö samlas upp i floder och sjöar. När vattnet från en damm strömmar ner till turbinen utvinns den effekt som definieras av nivåskillnaden i meter mellan vattenytan i dammen och på nedsidan av kraftverket (h) samt vattenflödet i kubikmeter per sekund (m):

effekt = mgh

Den korrekta beteckningen, som används av Nationalencyklopedin, borde egentligen vara vattenenergi, men den inkonsekventa beteckningen är helt etablerad.

Den tidigaste användningen av vattenkraft var med vattenhjul som är kända från bland annat Kina före vår tideräkning. Det är inte känt vem som "uppfann" vattenkraften, men behovet av en drivkraft för t.ex. tröskning och malning av säd var antagligen det som startade utvecklingen.

Vattenkraft i dag är praktiskt taget helt produktion av el med hjälp av turbiner/generatorer som drivs av fallande vatten. Elektriciteten, som introducerades under andra hälften av 1800-talet, var mycket avgörande eftersom det gör vattenkraften mer flexibel - utan elektricitet kunde man bara utnyttja vattenkraften i anslutning till vattenfall.

I böckerna om Arn Magnusson (se Arn_Magnusson) beskrivs hur man använder vattenkraft i nuvarande Sverige för att driva kvarnar och verkstäder. Detta var på 1100- och 1200-talet. Även om Arn är en påhittad romanfigur är nog beskrivningen ganska korrekt.

Se vidare Vattenkraftens_historia och vattenenergi. Länk 1 är en kort historik och länk 2 (från en skola) innehåller även diskussion om källorna till delvis motsägelsefull information om historien.
/Peter E 2014-04-03

Svar:
Ulrika! Ja, det är korrekt!

Massorna är 2m och m

Hastigheterna är 2v och -v

Bilarnas gemensamma hastighet efter kollisionen är V

Rörelsemängdens (massanhastigheten) bevarande ger

2m2v - mv = (2m+m)V

4mv - mv = 3mV

V = v

Ändringen i hastighet för bil A är alltså v medan den för bil B är 2v. Accelerationen är som framgår av fråga [10076] proportionell mot hastighetsändringen i kvadrat. Accelerationen för bil B är alltså 4 gånger accelerationen av bil A.

Om bil A haft samma hastighet som bil B får vi

2mv - mv = (2m+m)V

mv = 3mV

V = v/3

Hastighetsändringen blir alltså 2v/3 för bil A och 4v/3 för bil B. Accelerationen är alltså fortfarande en faktor 4 större för bil B. Man kan alltså förvänta sig mindre skador om man färdas i en stor bil.

Kraft och motkraft är lika (Newtons tredje lag, se fråga [15642]).
/Peter E 2014-04-09

Svar:
För en cirkulär bana med radien r är centripetalkraften
mv²/r. Om vi sätter detta lika med gravitationskraften fÃ¥r vi

mv²/r = GmM/r²

v² = GM/r

v = (GM/r)^1/2

Gravitationskonstanden G är 6.67410^-11 (Gravitational_constant). Övriga data från Planetary Fact Sheets:

Jordens massa: 5.973610²⁴ kg

Jordradien: 6.37110⁶ m


Hastigheten för en cirkelbana vid jordytan blir då

v = (6.67410^-115.973610²⁴/6.37110⁶)^1/2 = 7911 m/s = 7.911 km/s.

Omloppstiden blir

2pr/v = 2p6.37110⁶/7911 = 5060 s = 84.33 minuter.

Se fråga [18350] för alternativa lösningar.
/Peter E 2014-12-10

Svar:

De tre dubbla linjerna har tre faser med sinusformad 50Hz högspänning (Europa). Det gäller alltså att anpassa helikopterns potential till ledningens. Detta gör man med staven och en klämma.

Anledningen till att det går mycket begränsat med ström genom helikoptern är att den inte har någon kontakt med marken. Elektriskt fungerar helikoptern som en kondensator med ganska liten kapacitet. Det går alltså lite ström (tänk på att vi har växelström som kan gå igenom en kondensator) även om spänningen är hög - det blir ju överslag på flera decimeter. Laddningen som krävs för att utjämna potentialen lagras i "kondensatorn" ledning-helikopter.

När helikoptern anslutits till ledningen fungerar helikopter-jord som en kondensator som laddas/laddas ur av ledningens växlande potential. Eftersom kontakten helikopter-jord har mycket hög resistans går det mycket lite ström denna väg. Den ström som går denna väg är s.k. kapacitetsförluster, se fråga [15479], som man har även utan helikoptern.

Servicepersonen är skyddad med speciell klädsel innehållande stål som fungerar som en faradaybur.

Nej, fåglarna vet inget, så dom kan sitta obehindrat :-). Allvarligt talat: helikoptern/servicepersonen fungerar ju som vi sade som en kondensator som laddas ur med staven. Kapacitansen för helikoptern är dock mycket större än för fågeln. Laddningen som överförs när man gör kontakt blir alltså mycket mindre för fågeln. Fågeln märker helt enkelt inte de små urladdningar som krävs för att utjämna potentialskillnaden.

När fågeln väl landat med båda fötterna på en ledning kommer det att gå en liten ström genom fågeln. Eftersom resistansen genom fågeln är mycket större än resistansen i ledningsstumpen mellan fötterna, blir strömmen omärkbar. Det påstås emellertid att fåglar undviker 800 kV ledningar.

Här är ett bra svar från
https://www.quora.com/Why-do-bats-die-of-electric-shock-when-hanging-from-electric-wire-but-not-birds

Putting anything conductive near a powerline creates two (or more) capacitors, one between the line and the object, and one between the object and ground (or other lines). Capacitance increases with area and decreases with distance. The capacitance between the object and line is very small at first because there is a small area, so it is only significant (few foot) distance. The capacitance between the object and ground is much larger because of the large area. This line-ground capacitance is actually a common issue for powerlines because it consumes reactive power. So we have two capacitors completing the circuit to ground, and therefore there will be current flow through the object. If the powerline is HVDC, this current is instantaneous and stops when the object is at the same potential as the line, but for AC, since the line voltage is always changing, the potential of the object is also changing, so there is current flow through the capacitor.

Why does this happen for large objects and not small birds? The capacitors formed have much smaller capacitance for birds because of their size.

Note: Many answers on the interwebs cite line resistance vs resistance through the bird. This is unlikely because the lines are very thick, in the range of micro-ohms per meter. Also, many sources hypothesize that a human touching a single phase would not get electrocuted. Quite the contrary, which is why line workers on helicopters must first ensure that the helicopter and line are electrically connected.

Länk 1 innehåller allt om ledningsreparationer med helikopter. Länk 2 ger information om fåglar och kraftledningar.
/Peter E 2015-10-28

Svar:
²³⁹Pu med halveringstiden 24000 Ã¥r (länk 1) bildas i reaktorn genom neutroninfÃ¥ngning i ²³⁸U. Det är aktiviteten (sönderfall/sekund) av ²³⁹Pu som halveras. Avfallet innehÃ¥ller emellertid även andra lÃ¥nglivade nuklider.

Figuren nedan från fråga [17804] visar den totala aktiviteten från kärnavfall (röd kurva) och den uppskattade aktiviteten hos uranet om det varit kvar i marken. Man kan se att efter 100000 år är aktiviteten hos kärnavfallet lika med det obrutna uranet. Detta är alltså en mycket konservativ gräns för hur länge man måste skydda sig från kärnavfallet.

Mer realistiskt kan man läsa av frÃ¥n kurvan att aktiviteten sjunker frÃ¥n 310¹⁹ till 310¹⁵ dvs en faktor 10000 pÃ¥ 1000 Ã¥r. Slutsatsen är alltsÃ¥ att en mycket stor del av den totala aktiviteten kommer frÃ¥n mer korttlivade nuklider, mestadels fissionsprodukter.

/Peter E 2015-11-16

Svar:
Jodå, det finns massor av information om suprafluiditet på webben, men för Wikipedia får du (som ofta) gå till den engelska artikeln Superfluidity.

Suprafluiditet kallas det fenomen som gör att vissa ämnen vid låga temperaturer har en fluid fas som flödar utan viskositet, så kallade "suprafluider". Ett exempel är helium-isotopen helium-4, en boson, som vid temperaturer under 2,186 kelvin (-270,964 °C) uppvisar sådana egenskaper. Suprafluiditet

Här är ett experiment med ⁴He:



Vid mycket lÃ¥ga temperaturer hamnar mÃ¥nga av heliumatomerna i det lägsta kvantmekaniska tillstÃ¥ndet (grundtillstÃ¥ndet) Detta är möjligt eftersom ⁴He är en boson med heltaligt spinn, och den behöver därför inte lyda paulipricipen (se frÃ¥ga [18298]). Energin hos atomerna i grundtillstÃ¥ndet är för lÃ¥g för att spridning till ett högre tillstÃ¥nd skall kunna ske. Spridning är alltsÃ¥ omöjlig och viskositeten blir noll.

Ännu märkligare än viskositeten noll är att supraflödande He kan ta sig över hinder, se nedanstående figur från Rollin_film. Detta kallas Onnes-effekten som uppstår genom att kapillärkrafter dominerar över tyngdkraften och viskositeten.

/Peter E 2016-12-14