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

AST1010 En kosmisk reise

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

De vikagste punktene i dag:

De punktene i dag

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

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 12: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

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

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 13: Sola

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

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Sola

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

AST1010 En kosmisk reise

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

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

Keplers lover. Statikk og likevekt

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

De vikcgste punktene i dag:

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

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

AST1010 En kosmisk reise

Planetene. Neptun Uranus Saturn Jupiter Mars Jorda Venus Merkur

AST1010 En kosmisk reise

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

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

AST1010 En kosmisk reise

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

Om flo og fjære og kunsten å veie Månen

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

Høgskolen i Agder Avdeling for EKSAMEN

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

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

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

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

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

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 1A.8: En forenklet kode for stjernedannelse

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Newtons (og hele universets...) lover

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

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

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjernedød i to varianter 10/13/15. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

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

AST1010 En kosmisk reise

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

RF3100 Matematikk og fysikk Regneoppgaver 7 Løsningsforslag.

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

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

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

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

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

Eksamensoppgave TFOR0102 FYSIKK. Bokmål. 15. mai 2018 kl

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

1561 Newton basedokument - Newton Engia Side 53

Oppgave 1. Svaralternativer. Oppgave 2. Svaralternativer

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

EksameniASTlolo 13 mai2

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

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

Stivt legemers dynamikk

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Juni 2011

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 8: Sola

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 14: En første 23 på stjernene

AST1010 Eksamensoppgaver

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

Kap Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap 4+5 <file> Hvor er luftmotstanden F f størst?

Carl Angell, Eirik Grude Flekkøy og Jostein Riiser Kristiansen

UNIVERSITETET I OSLO

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk De vik@gste punktene i dag: Mekanikk: KraD, akselerasjon, massesenter, spinn Termodynamikk: Temperatur og trykk Elektrisitet og magne@sme: Hvordan par@kler beveger seg i elektriske og magne@ske felt. 1

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

Bevegelseslovene 1. Hvis et legeme ikke er påvirket av en ytre krad vil det gå med konstant fart i en re[linjet bane. 2. Når en krad virker på et legeme vil det bli akselerert og akselerasjonen er lik kraden dividert med massen @l legemet: a = F/m 3. Når et legeme X virker på et annet legeme Y med en krad så vil Y virke med samme krad @lbake på X. Disse tre lovene bryter helt med aristotelisk fysikk! 5 Akselerasjon Fart er endring i posisjon pr. @dsenhet Måles f.eks. i km/t Akselerasjon er endring i fart pr. @dsenhet 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 @l 0 km/t Endring i fart: - 60 km/t Endring i @d: 10 s = 1/6 min = 1/360 t Akselerasjon (eksempel) Endring i fart: - 60 km/t Endring i @d: 10 s = 1/6 min = 1/360 t Med slik bremsing hadde farten endret seg 360 ganger mer på en hel @me: a=endring i fart/endring i @d=- 21600 km/t 2 (OBS: Ikke i formelsamlingen) 4

Newtons 1. lov Hvis et legeme ikke er påvirket av en ytre krad 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 kreder som ludmotstand og friksjon. Newtons 2. lov Når en krad virker på et legeme vil det bli akselerert og akselerasjonen er lik kraden dividert med massen @l legemet: a = F/m Aristoteles: Man må bruke krad for å holde bevegelse i gang (ellers stanser den). Newton: Nei. All forandring av has@ghet skyldes en eller flere kreder. 5

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

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

Kort regneoppgave 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 tyngdekraden da den samme? Flere regneoppgaver med gravitasjon Se @meplan Tema i gruppe@mene neste uke. 8

Tyngdepunkt/massesenter Keplers 3. lov P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3 Gjelder all@d når to legemer beveger seg i bane om felles tyngdepunkt. Eksempel med dobbeltstjerner: h[p://astro.unl.edu/classac@on/ anima@ons/binaryvariablestars/ eclipsingbinarysim.html 9

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 forsik@g på seg i en liten sirkelbevegelse Rotasjon: Banespinn 10

Rotasjon: Banespinn 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) Ny[en av spinnbegrepet For et isolert system (et system som ikke er påvirket av ytre kreder) er spinnet bevart. Det vil si at det ikke endrer seg med @den. Systemets indre struktur kan endre seg, men spinnet er det samme. De[e kan utny[es! 11

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 has@ghet? Ja! à Keplers 2. lov J Keplers 2. lov (repe@sjon) Linjen mellom solen og planeten sveiper over like store areal i like store @dsrom. Konsekvens: Planeten beveger seg raskere når den er nært solen. Kan altså forklares med spinnbevaring 12

Rotasjon: Egenspinn Øker med større radius, masse og rotasjonshas@ghet Bevart: Mindre radius = større rotasjonsfart 13

h[ps://www.youtube.com/watch? v=uzlw1a63kzs 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 tyngdekreder. Når skyen kollapser, roterer den raskere. 14

Termodynamikk Makro vs. mikro I prinsippet kan vi beregne egenskapene @l et system av mange par@kler, for eksempel en gass, ved å løse bevegelsesligningene for hver enkelt par@kkel det består av. I praksis er de[e både umulig og unødvendig. Detaljert informasjon om hva hver enkelt par@kkel gjør er unødvendig og uinteressant. 15

Makro vs. mikro Vi er interessert i egenskapene @l 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 @l de mikroskopiske frihetsgradene. Temperatur Temperatur er et u[rykk for den gjennomsni[lige bevegelsesenergien @l par@klene i en gass: Jo varmere gassen er, jo mer bevegelsesenergi (høyere has@ghet) har gasspar@klene. K = 1 2 mv 2 = 3 2 kt 16

Temperatur K = 1 2 mv 2 = 3 2 kt OBS: Massen @l gasspar@klene er også med! Le[e gasspar@kler (som hydrogen) beveger seg raskere enn tyngre gasspar@kler (som oksygen) ved samme temperatur! Ellers blir ikke energien (i sni[) den samme. 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 17

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 0.04 % karbondioksid (CO 2 ): 44.0095 amu Helium (He): 4.002602 amu Får så høy has@ghet at det flyr ut i rommet! 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 inn@l de har samme temperatur. 18

Trykk= Kraft/Areal Gasstrykk KraDen kommer fra kolliderende gassmolekyler Høyere temperatur = høyere has@ghet = mer kollisjonskrad = 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/ 19

Elektromagne@sme Elektrisk felt (ladning) Like ladninger frastøter hverandre Motsa[e ladninger (+ og - ) @ltrekker hverandre 20

Magne@sk felt Bevegelse i elektrisk og magne@sk felt En ladning som beveger seg, lager et lite magnetelt De[e går begge veier: Et ytre magnetelt vil få ladninger i fart @l å skide retning De[e skjer på tvers av magneteltet 21

Ladning i fart med magnetelt Magne@sk induksjon h[ps:// www.youtube.com/ watch?v=wx9qbwjbi_y 22

Ladninger i en metallisk spole er i ro Strømproduksjon En magnet dy[es inn i spolen (vha. energi fra fossefall i vannkrad) Endringen i magneteltet får ladningene @l å gå rundt i spolen (strøm) Maxwells ligninger (Overhodet ikke pensum!) 23