Kap. 13. Gravitasjon. Kap. 13. Gravitasjonen. Gravitasjon/solsystemet. Litt historie: Kap 13grav

Like dokumenter
Kap. 12. Gravitasjon. Kap. 12. Gravitasjonen. Gravitasjon/solsystemet. Litt historie: Kap 12-grav. Naturens fire fundamentale krefter (fra kap 4):

Fiktive krefter. Gravitasjon og planetenes bevegelser

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Betinget bevegelse

Kap. 4+5 Rotasjon av stive legemer

Newtons lover i to og tre dimensjoner

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

b) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladd partikkel.

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

Kapittel 2: Krumlinjet bevegelse

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

Kap Rotasjon av stive legemer

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

Oppsummering Fysikkprosjekt

Kap Rotasjon av stive legemer

Eksamen 16. des Løsningsforslag

Gravitasjon og planetenes bevegelser. Statikk og likevekt

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

Gravitasjon og planetenes bevegelser. Statikk og likevekt

Newtons lover i én dimensjon

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Flerpartikkelsystem. Kap. 8 Bevegelsesmengde. Flerpartikkelsystem. Sentralt elastisk støt. Generell løsning: kap8.

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap mg mg. Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

a) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladet partikkel og radielt innover mot en negativt ladd partikkel.

Kap Rotasjon av stive legemer

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Klossen beveger seg med konstant fart, så Newtons 1.lov gir at friksjonskraften R er like stor som parallellkomponenten til tyngden G 2

Øving 8. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

b) 3 MATEMATISKE METODER I 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Repetisjonsoppgaver Bruk av regneregler: 1 Regn ut: e) 0 x ) 4 3 d) 4 x f) 5y

Gravitasjon og planetenes bevegelser. Statikk og likevekt

Kap Rotasjon av stive legemer

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

Forelesning 9/ ved Karsten Trulsen

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Sammendrag, uke 14 (5. og 6. april)

Kap. 22. Gauss lov. Gauss lov skjematisk. Eks.1: Homogent ladd kule =Y&F Ex = LHL Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov

Gravitasjon og planetenes bevegelser. Statikk og likevekt

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

Keplers lover. Statikk og likevekt

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Fysikk-OL Norsk finale 2005

Keplers lover. Statikk og likevekt

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002/MNFFY101 GENERELL FYSIKK II Lørdag 6. desember 2003 kl Bokmål

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

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Kap Rotasjon av stive legemer

Løsning, eksamen 3FY juni 1999

Kap. 23 Elektrisk potensial

Kap. 4+5 Rotasjon av stive legemer. L = r m v. L = mr 2 ω = I ω. ri 2 ω = I ω. L = r m v sin Φ = r 0 mv. L = r m v = 0

Løsningsforslag Fysikk 2 Vår 2013 Oppgav e

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Newtons lover i én dimensjon (2)

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Løsningsforslag Fysikk 2 V2016

Løsning midtveiseksamen H12 AST1100

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

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

Stivt legemers dynamikk. Spinn

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

De punktene i dag

Løsningsforslag. FY-ME100 eksamen 15. juni 2002

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

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

Kap Rotasjon av stive legemer

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

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

Stivt legemers dynamikk. Spinn

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2015

Fysikkolympiaden Norsk finale 2016

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

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

De vikcgste punktene i dag:

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

Mandag E = V. y ŷ + V ẑ (kartesiske koordinater) r sin θ φ ˆφ (kulekoordinater)

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT FRAMSKUTT EKSAMEN VÅREN Oppg. 1

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

Pensum. Fagoversyn: kap21.ppt<file> -TFY4155 Elektromagnetisme -FY1003 Elektrisitet og magnetisme

Stivt legemers dynamikk

( 6z + 3z 2 ) dz = = 4. (xi + zj) 3 i + 2 ) 3 x x 4 9 y. 3 (6 2y) (6 2y)2 4 y(6 2y)

Løsningsforslag Fysikk 2 Vår 2014

Kap Rotasjon av stive legemer

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

Kap Rotasjon av stive legemer

Fysikk 2 Eksamen våren Løsningsforslag

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Betraktninger rundt det klassiske elektronet.

Matematikk i astronomien

Eksamen i FY3452 GRAVITASJON OG KOSMOLOGI Fredag 24. mai :00 13:00

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

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag. FY-ME100 eksamen 13. juni 2003

Transkript:

Kap. 13. Gavitasjon Keples love fo planetbane Newtons gavitasjonslov Gavitasjonens potensielle enegi. Unnslippshastighet Kap. 13. Gavitasjonen Natuens fie fundamentale kefte (fa kap 4): Gavitasjonskaft mellom masse Elektomagnetisk kaft mellom elektiske ladninge Stek kjenekaft Svak kjenekaft Gavitasjon/solsystemet. Litt histoie: 100: Ptolemaios: Joda i sentum (geosentisk). Ulike kuleskall de fiksstjene og planete(vandestjene) plassees. Keples 1. lov: Planetbanene e ellipse med sola i ellipsens ene bennpunkt. 1500: Copenicus: Sola i sentum (heliosentisk). Sikelbane fo alle planete. 1600: Tycho Bahe Johannes Keple: Elliptiske bane fo alle planete. Keples te love. Keples. lov: Posisjonsvektoen fa sola til planeten dekke like stoe flatestykke av ellipsens aeal i like stoe tidsom. Så langt bae beskivelse av obsevasjone. Matematisk beskivelse og gunnleggende love: 1687: Isaac Newton: Matematisk beskivelse av Keples obsevasjone i hans kjente vek The Pincipia: Mathematical Pinciples of Natual Philosophy. Bl.a. gavitasjonsloven. 1916: Albet Einstein: Den geneelle elativitetsteoien. Sote hull. Keples 3. lov: Fo omløpstida T og banens stoe halvakse a ( adius ) gjelde: T = C 3 1

Cavendish-ekspeimentet (1798): Måling av gavitasjonskonstanten G i laboatoiet. Gi estimat av jodas masse M gjennom tyngdens akseleasjon g = GM /R G (10^-11 Nm^/kg^ 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 Studentes måling av G Fyslab 005: Gavitasjonskonstanten. Data sotet på stasjone og stigende vedi A B C D X MiddelA MiddelB MiddelC MiddelD MiddelX "Fasit" MiddelTotal 3,5 0 5 10 15 0 5 30 35 40 45 50 Måling n Fa Angell & Lian: Fysiske støelse og enhete, s. 15.. utgave 1994 4. utgave 004 6,674 8 6,673 84 6,674 006 00 818 817 011 Newtons gavitasjonslov F = - G m M / (13.1) Utledning baset på: Gavitasjonskaft = Sentipetalkaft sikelbane: G mm / = mω = m 4π /T => T = (4π /GM) 3 ( Keple 3) 176 53 Fysiske konstante fa CODATA: http://physics.nist.gov/cuu/constants Vedie evidet: 1969, 1973, 1986, 1998, 00, 006, 011 068 96 069 57 069 3 176 487 176 565 35 89 4 36 7 ellipsebane (Newton viste): T = (4π /GM) a 3 (= Keple 3) a = banens stoe halvakse a

Keples 3. lov: Fo omløpstida T og banens stoe halvakse a ( adius ) gjelde: T = C a 3 a Ellipsebane: Gav.kaft F g gi sentipetalaksel a c og baneaksel. a t Kumningsadius ved C ma t C F g ma c T / a 3 (10-36 s /m 3 ) 99 300 96 98 301 98 99 99 300 Keples. lov: Posisjonsvektoen fa sola til planeten dekke like stoe flatestykke av ellipsens aeal i like stoe tidsom. da v dt Sikulæe satelittbane 6,6 R j geostasjonæ v = 3,07 km/s T = 4 h R j = jodadius = 6378 km Demonstasjon, se: http://home.phys.ntnu.no/bukdef/undevisning/tfy4145/simuleinge.html 1,015 R j næmest mulig v = 7,86 km/s T = 1 h 6 4, R j GPS v = 3,87 km/s T = 11 h 58 Månen 60 R j Spinnsatsen: L = konstant 3

Potensiell enegi U() = E p () Unnslippshastighet (escape speed) v 0 = ( E k /m) = (G M j /R j ) - e uavhengig massen Unnslippsenegi E k Tyngdeaksel. og unnslippshastighet: g (m/s ) v 0 (km/s) Månen 1,6,4 Mas 3,7 5,0 Joda 9,8 11, Jupite 3,1 59,5 atmosfæe? ingen (CO ) N O (H O A CO ) H He (CH 4 ) Middelhastighet v av ved 0 O C: N, O : v av = 450 m/s He: v av = 1,3 km/s Alle gasse slippe unna månen og mas. v 0 He v 0 N => Samme unnslippshastighet øvest i atmosfæen som på jodoveflata. 100 km (1,5 % av R j ) Atmosfæen e tynn! R j = 6370 km Konklusjon: intet N og O ha v > 11, km/s => slippe ikke unna joda En viss andel He ha v > 11, km/s => He slippe unna joda Jodas atmosfæe (fa Wikipedia) 4

Kap. 13. Gavitasjon Keples 3 love fo planetbane: 1. Ellipse med sola i ellipsens ene bennpunkt.. Like stoe flatestykke i lik tid => Spinnsatsen 3. lov: T = C a 3 => Newtons gav.lov a = stoe halvakse Eks. 1. Utenfo og inni tynt kuleskall Integet av Newton, og: Y&F kap 13.6; L&L Eks. 11. Newtons gavitasjonslov: F = - G Mm/ (punktmasse) Utenfo sfæiske legeme: som all masse samla i sentum Gavitasjonens potensielle enegi: E p = - G Mm/ (punktmasse) Utenfo sfæiske legeme: som all masse samla i sentum Utenfo kula ( > R) : GMm Ep ( ) =- (13.4) de p GMm F =- =- d (som all masse i sentum) Inni kula ( > R): GMm Ep ( ) =- (13.6) R dep F =- = 0 d (ingen masse i sentum) Eks.. Inni (<R) massiv kule Y&F Ex. 13.10; L&L Eks. 11.3 F F =-GMm R 3 1 F =-GMm Sammenheng potensiell enegi og konsevativ kaft Inni massiv kule: E p =-ò F d s dep F =- d Utenfo kule: æ Mmö dç- G de ç p çè ø Mm F () =- =- =-G d d F () æ 1 d Mm é ù G 3 ú d E ç - - p çè R ê ë R ú ûø =- =- =- GMm d d R ö 3 5

Kap. 13. Gavitasjon Keples 3 love fo planetbane: 1. Ellipse med sola i ellipsens ene bennpunkt.. Like stoe flatestykke i lik tid => Spinnsatsen 3. lov: T = C a 3 => Newtons gav.lov a = stoe halvakse Newtons gavitasjonslov: F = - G Mm/ (punktmasse) Utenfo sfæiske legeme: som all masse samla i sentum Inni massive sfæiske legeme: F = - G Mm /R 3 Gavitasjonens potensielle enegi: E p = - G Mm/ (punktmasse) Utenfo sfæiske legeme: som all masse samla i sentum Tyngdens akseleasjon: g = F/m = - G M/ ( 9,8 m/s nå = R j ) Gavitasjonsmasse (i F = - G Mm/ ) = teg masse (i F=ma) Gavitasjon og Einsteins geneelle elativitetsteoi: 1. Avbøyning av lys næ planete/stjene.. Tida gå fotee jo stekee gavitasjonsfeltet e. Fekvensen på lys endes. Relativ tidskoeksjon: D t DE = t mc Eks: Ved svæt stekt gav.felt slippe ikke lys ut: SORTE HULL. (unnslippshastighet > lysfaten) Joda masse med adius 0,88 cm ville gi et sot hull. p Gavitasjon og Einsteins geneelle elativitetsteoi: Tidskoeksjone ved GPS: 1) Den spesielle elativitetsteoien => Koeksjon pga. sto hastighet (v/c = 13 10-6 ): Satelittklokke sakne 7 μs pe døgn ) Den geneelle elativitetsteoien => Koeksjon pga. ulik gavitasjon (Δt/t = ΔE p /mc ): Satelittklokke fotne 45 μs pe døgn ΔE p GPS-satelitt v = 3,9 km/s (T = 11h 58min) = 6600 km Jodotasjonen og Foucaults pendel Rotasjonstid fo Foucaltpendelen: Foucaults pendel i Realfagbygget Polene: 4 time Ekvato: (ingen otasjon) Beddegad φ : 4 h/sin φ Beddegad 63,4 : 6 h 45 Tondheim Totalt: Satelittklokke fotne 38 μs pe døgn (38 μs / 86400 s = 4,4 10-10 ) Løsning: GPS-mottakee buke 10,3000000000 MHz Sendefekvensen til satelitten e 10,999999543 MHz. R j = 6400 km φ 6