AST1010 En kosmisk reise

Like dokumenter
AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 3: Mekanikk, termodynamikk og elektromagnetisme

De vikagste punktene i dag:

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

AST1010 En kosmisk reise. I dag 2/16/2017. Forelesning 11: Dannelsen av solsystemet. Planetene i grove trekk Kollapsteorien Litt om eksoplaneter

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

De punktene i dag

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

2/7/2017. AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: IAUs definisjon av en planet i solsystemet (2006)

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 28/02/16. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST En kosmisk reise Forelesning 2: Litt astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 9/27/15. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 12: Sola

Keplers lover. Statikk og likevekt

De vikcgste punktene i dag:

AST En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus til Galilei og Newton

UNIVERSITETET I OSLO

Planetene. Neptun Uranus Saturn Jupiter Mars Jorda Venus Merkur

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

De vikcgste punktene i dag:

Newton Camp modul 1190 "Luftige reiser, Newton-camp Vest-Agder 2015"

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

Newtons (og hele universets...) lover

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

Om flo og fjære og kunsten å veie Månen

Høgskolen i Agder Avdeling for EKSAMEN

AST En kosmisk reise Forelesning 2: De viktigste punktene i dag. Det geosentriske verdensbildet 1/23/2017

AST1010 En kosmisk reise

Oppgave 1A.8: En forenklet kode for stjernedannelse

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

2/12/2017. AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Jupiter. Forelesning 9: De store gassplanetene og noen av deres måner

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/13/15. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise

EksameniASTlolo 13 mai2

AST1010 En kosmisk reise. Astronomiske avstander v=vsl-jncjak0. Forelesning 20: Kosmologi, del I

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen må trekke med kraft S k

RF3100 Matematikk og fysikk Regneoppgaver 7 Løsningsforslag.

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

AST1010 En kosmisk reise

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Juni 2011

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen trekke med kraft R O =S k

EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

AST1010 En kosmisk reise

EKSAMEN. EMNE: FYS 119 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 119 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

AST1010 En kosmisk reise

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Jupiter 9/15/15. Forelesning 9: De store gassplanetene og noen av deres måner

AST1010 En kosmisk reise

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

Eksamensoppgave TFOR0102 FYSIKK. Bokmål. 15. mai 2018 kl

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

UNIVERSITETET I OSLO

1561 Newton basedokument - Newton Engia Side 53

Oppgave 1. Svaralternativer. Oppgave 2. Svaralternativer

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

AST En kosmisk reise Forelesning 3: De vikagste punktene i dag 8/24/15. Hvordan finne sted og Ad uten GPS og klokke? Astronomi er svaret!

AST1010 En kosmisk reise

De vikdgste punktene i dag:

Stivt legemers dynamikk

AST1010 Forlesning 15. Stjernenes liv fra fødsel til død

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 8: Sola

AST1010 En kosmisk reise

Kapittel 4. Algebra. Mål for kapittel 4: Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk De vikbgste punktene i dag: Mekanikk: KraF, akselerasjon, massesenter, spinn Termodynamikk: Temperatur og trykk Elektrisitet og magnebsme: Hvordan parbkler beveger seg i elektriske og magnebske felt. 1

Mekanikk Isaac Newton (1642-1727) Banebrytende arbeider: Gravitasjonsloven Bevegelseslovene Differensial- og integralregningen OpBkk 4 2

Bevegelseslovene 1. Hvis et legeme ikke er påvirket av en ytre kraf vil det gå med konstant fart i en re[linjet bane. 2. Når en kraf virker på et legeme vil det bli akselerert og akselerasjonen er lik krafen dividert med massen Bl legemet: a = F/m 3. Når et legeme X virker på et annet legeme Y med en kraf så vil Y virke med samme kraf Blbake på X. Disse tre lovene bryter helt med aristotelisk fysikk! 5 Akselerasjon Fart er endring i posisjon pr. Bdsenhet Måles f.eks. i km/t Akselerasjon er endring i fart pr. Bdsenhet Måles i f.eks. km/t /t som er det samme som km/ t 2 3

Akselerasjon (eksempel) Du kjører i 60 km/t På 10 sekunder bremser du ned Bl 0 km/t Endring i fart: - 60 km/t Endring i Bd: 10 s = 1/6 min = 1/360 t Akselerasjon (eksempel) Endring i fart: - 60 km/t Endring i Bd: 10 s = 1/6 min = 1/360 t Med slik bremsing hadde farten endret seg 360 ganger mer på en hel Bme: (OBS: Ikke i formelsamlingen) 4

Newtons 1. lov Hvis et legeme ikke er påvirket av en ytre kraf vil det gå med konstant fart i en re[linjet bane. Aristoteles: Et slikt legeme vil stanse av seg selv. Newton: Nei. De[e skyldes ytre krefer som lufmotstand og friksjon. Newtons 2. lov Når en kraf virker på et legeme vil det bli akselerert og akselerasjonen er lik krafen dividert med massen Bl legemet: a = F/m Aristoteles: Man må bruke kraf for å holde bevegelse i gang (ellers stanser den). Newton: Nei. All forandring av hasbghet skyldes en eller flere krefer. 5

Newtons 3. lov Når et legeme X virker på et annet legeme Y med en kraf så vil Y virke med samme kraf Blbake på X. Hva? Trekker jeg like mye på jorden som jorden trekker på meg? Newton: Ja. Men du påvirkes mye mer av denne krafen enn jorden gjør. Se på min 2. lov en gang Bl. Massen er vikbg! Newtons 2. + 3. lov Du og jorden trekker på hverandre med samme tyngdekraf F. Du: a = F/liten masse =stor akselerasjon Jord: a = F/stor masse =liten akselerasjon 6

Newtons gravitasjonslov Hvor stor er tyngdekrafen F? F= G M 1 M 2 / r 2 (G er gravitasjonskonstanten) M 1 og M 2 er de to massene tyngdekrafen virker imellom (f.eks. deg og jorda) r er avstanden fra sentrum Bl sentrum (ikke 0 når du står på bakken, men ca. 6 371 km) Newtons g- lov + Newtons 2. lov (se formelsamling) kalles tyngdeakselerasjonen (så mye som farten din endres av tyngdekrafen pr. Bd) 7

Kort regneoppgave (think- pair- share) Jord- enheter: g= G M/ r 2 = 1 1/ 1 2 =1 g Hva om jorden er dobbelt så stor og dobbelt så tung? Er tyngdekrafen da den samme? 1 minu[ alene (forstå oppgaven, prøve selv) 2 minu[er samarbeid med naboen Felles gjennomgang av oppgaven Kort regneoppgave (think- pair- share) Del det dere kom frem Bl her: h[ps://padlet.com/oelgaroy/cuzr7005uxol Hvordan vise utregning? (se tavle) 8

Flere regneoppgaver med gravitasjon Se Bmeplan Tema i gruppebmene neste uke. Tyngdepunkt/massesenter 9

Keplers 3. lov P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3 Gjelder allbd når to legemer beveger seg i bane om felles tyngdepunkt. Eksempel med dobbeltstjerner: h[p://astro.unl.edu/classacbon/ animabons/binaryvariablestars/ eclipsingbinarysim.html Solen og jorden Solen står heller ikke helt i ro Men solen veier så mye mer enn jorden at massesenteret ligger inne i solen (1 solmasse = 333 000 jordmasser) Mens jorden går i bane, fly[er solen forsikbg på seg i en liten sirkelbevegelse 10

Rotasjon: Banespinn Hold dere fast! (Allor) rask forklaring av banespinn for fysikere: h[ps://www.youtube.com/watch?v=iwsu6u0ujs8 Rotasjon: Banespinn Så... Hva skal vi ta med oss fra alt de[e? Når massen øker, blir spinnet større Når farten* øker, blir spinnet større Når avstanden øker, blir spinnet større (*: men fart innover/utover teller ikke, bare den delen av farten som er på tvers) 11

Ny[en av spinnbegrepet For et isolert system (et system som ikke er påvirket av ytre krefer) er spinnet bevart. Det vil si at det ikke endrer seg med Bden. Systemets indre struktur kan endre seg, men spinnet er det samme. De[e kan utny[es! Spinneksempel Når jorden er lenger unna solen i banen sin, skulle spinnet økt (pga. økt avstand) Men spinnet skal være bevart: Mister jorden masse? Nei Mister jorden hasbghet? Ja! à Keplers 2. lov J 12

Keplers 2. lov (repebsjon) Linjen mellom solen og planeten sveiper over like store areal i like store Bdsrom. Konsekvens: Planeten beveger seg raskere når den er nært solen. Kan altså forklares med spinnbevaring Rotasjon: Egenspinn Øker med større radius, masse og rotasjonshasbghet 13

Bevart: Mindre radius = større rotasjonsfart h[ps://www.youtube.com/watch? v=uzlw1a63kzs 14

Spinnbevaring i astrofysikk Vil ha ny[e av de[e når vi ser på dannelsen av solsystemet, stjerner og galakser. Utgangspunktet er roterende skyer av gass som faller sammen på grunn av interne tyngdekrefer. Når skyen kollapser, roterer den raskere. E[er pausen: Termodynamikk 15

Makro vs. mikro I prinsippet kan vi beregne egenskapene Bl et system av mange parbkler, for eksempel en gass, ved å løse bevegelsesligningene for hver enkelt parbkkel det består av. I praksis er de[e både umulig og unødvendig. Detaljert informasjon om hva hver enkelt parbkkel gjør er unødvendig og uinteressant. Makro vs. mikro Vi er interessert i egenskapene Bl systemet som helhet. Disse kan oppsummeres i størrelser som temperatur, trykk, volum etc. Grenen av fysikk som behandler de[e kalles termodynamikk. Ved hjelp av sta4s4sk fysikk kan makroegenskapene relateres Bl de mikroskopiske frihetsgradene. 16

Temperatur Temperatur er et u[rykk for den gjennomsni[lige bevegelsesenergien Bl parbklene i en gass: Jo varmere gassen er, jo mer bevegelsesenergi (høyere hasbghet) har gassparbklene. K = 1 2 mv 2 = 3 2 kt Temperatur K = 1 2 mv 2 = 3 2 kt OBS: Massen Bl gassparbklene er også med! Le[e gassparbkler (som hydrogen) beveger seg raskere enn tyngre gassparbkler (som oksygen) ved samme temperatur! Ellers blir ikke energien (i sni[) den samme. 17

Jordens atmosfære 78.1 % nitrogen (N 2 ): 28.0134 amu 20.9 % oksygen (O 2 ): 31.9988 amu 0.9 % argon (Ar): 39.948 amu 0.1 % karbondioksid (CO 2 ): 44.0095 amu Hvorfor forsvinner helium ut av jordens atmosfære? 78.1 % nitrogen (N 2 ): 28.0134 amu 20.9 % oksygen (O 2 ): 31.9988 amu 0.9 % argon (Ar): 39.948 amu 0.1 % karbondioksid (CO 2 ): 44.0095 amu Helium (He): 4.002602 amu Får så høy hasbghet at det flyr ut i rommet! 18

Termisk likevekt Et system er i termisk likevekt dersom temperaturen er den samme i hele legemet. To legemer i kontakt med hverandre er i termisk likevekt dersom de har samme temperatur. Dersom temperaturen er forskjellig vil varme utveksles innbl de har samme temperatur. Hva er trykk? h[ps://www.dailymobon.com/video/ x1xboa7_what- is- pressure_creabon Trykk= Kraft/Areal 19

Trykk= Kraft/Areal Gasstrykk KraFen kommer fra kolliderende gassmolekyler Høyere temperatur = høyere hasbghet = mer kollisjonskraf = høyere trykk Trykk= Kraft/Areal Gasstrykk Kan senke trykket ved å øke arealet: Spre gassen utover et større volum Ill: h[p://science.taskermilward.org.uk/ 20

ElektromagneBsme Elektrisk felt (ladning) Like ladninger frastøter hverandre Motsa[e ladninger (+ og - ) Bltrekker hverandre 21

MagneBsk felt Bevegelse i elektrisk og magnebsk felt En ladning som beveger seg, lager et lite magnelelt De[e går begge veier: Et ytre magnelelt vil få ladninger i fart Bl å skife retning De[e skjer på tvers av magneleltet 22

Ladning i fart med magnelelt MagneBsk induksjon h[ps:// www.youtube.com/ watch?v=wx9qbwjbi_y 23

Ladninger i en metallisk spole er i ro Strømproduksjon En magnet dy[es inn i spolen (vha. energi fra fossefall i vannkraf) Endringen i magneleltet får ladningene Bl å gå rundt i spolen (strøm) Maxwells ligninger (Overhodet ikke pensum!) 24