FORELESNING 4/5 09, REPETISJON Kapittel 2: Bevegelseslære (kinematikk) langs en rett linje

Like dokumenter
Tittel: jan 7 15:00 (1 av 100)

Obligatorisk oppgave i fysikk våren 2002

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110/Fys-mef1110 høsten 2007

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

Stivt legemers dynamikk

Repetisjon

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

UNIVERSITETET I OSLO

FYSMEK1110 Eksamensverksted 31. Mai 2017 (basert på eksamen 2004, 2013, 2014, 2015,)

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

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag. Eksamen i Fys-mek1110 våren 2011

r+r TFY4104 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Arbeid og energi. Energibevaring.

UNIVERSITETET I OSLO

Stivt legemers dynamikk

Elektrisk og Magnetisk felt

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 2.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

6. Rotasjon. Løsning på blandede oppgaver.

Stivt legemers dynamikk

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

EKSAMENSOPPGA VE. Fagnr: FO 44JA Dato: Antall oppgaver:

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2009

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

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 3/2 2011

Stivt legemers dynamikk

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Repetisjonsoppgaver kapittel 0 og 1 løsningsforslag

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 6.

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS120 VÅR 2017

Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. Kap. 4+5: Newtons lover. kap Hvor er luftmotstanden F f størst? F f lik i begge!!

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

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Løsningsforslag. Eksamen i Fys-mek1110 våren !"!!!. Du kan se bort fra luftmotstand.

UNIVERSITETET I OSLO. Introduksjon. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet 1.1

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 17/8 2017

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

Keplers lover. Statikk og likevekt

Kap Rotasjon av stive legemer

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 5.

Fagnr: FIOIA I - Dato: Antall oppgaver: 2 : Antall vedlegg:

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK Eksamensdato: Torsdag 11. desember 2008 Eksamenstid: 09:00-13:00

Vektorstørrelser (har størrelse og retning):

SG: Spinn og fiktive krefter. Oppgaver

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Flervalgsoppgave. Arbeid og energi. Energibevaring. Kollisjoner REP Konstant-akselerasjonslikninger. Vi har sett på:

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

Kap Rotasjon av stive legemer

Rotasjon: Translasjon: F = m dv/dt = m a. τ = I dω/dt = I α. τ = 0 => L = konstant (N1-rot) stivt legeme om sym.akse: ω = konst

Husk å skrive kandidatnr øverst til høyre på arkene!

UNIVERSITETET I OSLO

Flervalgsoppgave. Kollisjoner. Kap. 6. Arbeid og energi. Energibevaring. Konstant-akselerasjonslikninger REP

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Løsningsforslag til øving 3: Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

Løsningsforslag Fys-mek1110 V2012

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK

Løsningsforslag til eksamen i REA Fysikk,

Kap Rotasjon av stive legemer

Repetisjon

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Høgskoleni østfold. Avdeling for ingeniorfag. Eksamen ingeniodysikk

UNIVERSITETET I OSLO

Newtons lover i én dimensjon

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk

EKSAMENSOPPGAVE. Fagnr: FO 443A Dato: Antall oppgaver:

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

EKSAMEN I TFY4145 OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

r+r TFY4115 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Sykloide (et punkt på felgen ved rulling)

2,0atm. Deretter blir gassen utsatt for prosess B, der. V 1,0L, under konstant trykk P P. P 6,0atm. 1 atm = 1,013*10 5 Pa.

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK

Vi skal se på: Lineær bevegelsesmengde, kollisjoner (Kap. 8)

EKSAMEN. EMNE: FYS 120 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 120 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

Høgskolen i Agder Avdeling for EKSAMEN

Oppgaver i naturfag 19-åringer, fysikkspesialistene

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 2/2 2012

UNIVERSITETET I OSLO

Newtons lover i én dimensjon (2)

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Obligatorisk numerikkøving. Innleveringsfrist: Søndag 13. november kl

Transkript:

FORELESNING 4/5 09, REPETISJON Kapittel 2: Bevegelseslære (kinematikk) langs en rett linje Bevegelsen er fullstendig beskrevet av x(t) Gjennomsnittshastighet: 1

Hastighet: stigningstall til tangenten til kurven 2

Bevegelse med konstant akselerasjon Andre relasjoner: 3

Bevegelse med ikke konstant akselerasjon 4

FORELESNING 13/1 09 Kap. 3: Bevegelse i 2 eller 3 dimensjoner SER PÅ KOMPONENTENE AV VEKTORFUNKSJONEN HVER FOR SEG!! 5

Akselerasjon: NB!! Konstant fart men endring av retningen på hastigheten gir også en akselerasjon forskjellig fra null!! 6

Eksempel: skråkast a) Hvor høyt kommer ballen? 7

Eks: bil i sirkelbevegelse med VARIERENDE fart ENHETSVEKTORER 8

Kap. 4: Newtons lover Kraft vekselvirkning mellom et legeme og et annet eller mellom et legeme og omgivelsene. Enhet for kraft er Newton (N) Eks: kloss henger i en snor 9

Dekomponering av krefter: 10

Newtons 2. lov: Summen av krefter på et legeme er lik massen til legemet ganger akselerasjonen Dersom Enheter: 11

FORELESNING 20/1 09 Masse og tyngde Masse: grunnleggende egenskap til materie Tyngde: kraft som virker på en masse i et tyngdefelt 12

Newtons 3. lov Dersom et legeme A virker på et legeme B med en kraft, virker legeme B på legeme A med en like stor kraft, bare motsatt rettet 13

Eks: person på en badevekt Newtons 2. lov for personen: Newtons 3. lov: 14

15

Eks: kloss på skråplan 16

17

Friksjon friksjonskoeffisient Legemet begynner å bevege seg når Da er friksjonskraften KINETISK friksjon STATISK friksjon 18

FORELESNING 27/1 09 Eks: luftmotstand Legeme slippes fra ro. Hva blir v(t)? 19

20

Eks: karusellvogn kjører i loop a) Hva er normalkraften i bunnen av bevegelsen? 21

b) Hva er normalkraften på toppen? c) Hvor stor må hastigheten på toppen være for at vogna ikke skal falle ned? 22

FORELESNING 2/2 09 Kap. 6: Arbeid og kinetisk energi Eks: en kraft F virker på en kloss mens den forflytter seg en strekning s Arbeidet W som den konstante kraften F har gjort på klossen er da: 23

Enhet for arbeid: Nytt eks: 24

Kinetisk energi og arbeid energi teoremet Hvordan relateres arbeid på et legeme til en eventuell hastighetsforandring? 25

Arbeidet som kraften utfører er lik endring i kinetisk energi ARBEID ENERGI TEOREMET 26

FORELESNING 3/2 09 Arbeid og energi med varierende krefter og/eller ikke lineær bevegelse Antar at kraften F er konstant innenfor små intervall 27

Eks: fjær Strekker ut fjæra fra x = x til x = x. Hvor mye arbeid går med? 28

Arbeid av varierende kraft langs en ikke rett kurve antar konstant kraft innenfor et lite intervall kraftens komponent langs bevegelsen 29

gjelder også når vi har varierende krefter og krumlinjet bevegelse Effekt 30

FORELESNING 9/2 09 Kap. 7: Potensiell energi og bevaring av energi 31

Arbeid gjort av tyngdekraften: Størrelsen på arbeidet er uavhengig av hvordan personen kommer seg fra 1 til 2. Det er kun avhengig av posisjonene til punktene 1 og 2!!!!!!! Definerer derfor potensiell energi i tyngdefeltet til å være: evne eller potensiale til å utføre et arbeid 32

Total mekanisk energi: 33

Dersom andre krefter enn tyngden utfører arbeid: arbeid fra punkt 1 til punkt 2 utført av de andre kreftene 34

Potensiell energi i kloss/fjær system Arbeid som må til for å strekke ut en fjær fra en posisjon x til en posisjon x : Arbeid som fjæra gjør på klossen: 35

Potensiell energi i fjæra: 36

FORELESNING 10/2 09 Situasjoner der både elastiske krefter og tyngdekrefter virker Total mekanisk energi er bevart når ingen andre krefter gjør arbeid 37

Relasjon mellom kraft og potensiell energi Potensiell energi: kraft potensiell energi potensiell energi kraft 38

FORELESNING 16/2 09 Kap. 8: Bevegelsesmengde, kraftstøt og kollisjoner Bevegelsesmengde: 39

På vektorform: KRAFTSTØT = ENDRING I BEVEGELSESMENGDE 40

Bevaring av bevegelsesmengde To legemer/partikler : anta at kun interne krefter virker 41

Total bevegelsesmengde: TOTAL BEVEGELSESMENGDE ER BEVART DERSOM SUM AV YTRE KREFTER ER LIK NULL!!! 42

Elastiske kollisjoner: kinetisk energi er også bevart Uelastisk kollisjon: kinetisk energi er IKKE bevart Fullstendig uelastisk kollisjon: legemene henger sammen etter kollisjonen Eksempel: ballistisk pendel. Kule skytes inn i en sandkasse Hva er den felles hastigheten v etter støtet? Hvor stor vinkel svinger kassa? 43

Massesenter 44

45

FORELESNING 23/2 09 Kap. 9: Rotasjon av legemer Eks: rotorbladene til et helikopter rotasjonsakse Punktene innerst ved aksen har lavere hastighet enn de ytterste. Hvordan beskriver vi rotasjonsbevegelsen på enklest mulig måte? 46

(Absolutt) vinkelhastighet: Positiv vinkelhastighet: MOT klokka Negativ vinkelhastighet: MED klokka Benevning: 47

Relasjoner mellom angulære og lineære størrelser 48

avstand fra rotasjonsaksen Tangentiell akselerasjon: Sentripetalakselerasjon: 49

FORELESNING 24/2 09 Potensiell energi for legeme i tyngdefelt 50

Kinetisk energi for rotasjonsbevegelse alle punkter på legemet har samme vinkelhastighet ω 51

TREGHETSMOMENT!! 52

Parallellakse teoremet Eks: sylinder hva er treghetsmomentet I om denne aksen? Generelt gjelder: avstand fra massesenteraksen til den reelle rotasjonsaksen 53

Direkte beregning av treghetsmoment masse per lengdeenhet Uniform stav: 54

Kraftmoment er egentlig definert til å være en vektorstørrelse: Eks: r = 1,0 m, F = 10 N, φ 55

Kraftmoment og vinkelakselerasjon for et stivt legeme Ser på rotasjon om en z akse Newtons 2. lov på rotasjonsform 56

Eks: kloss/trinse Hva blir akselerasjonen til klossen? Trinse: massiv sylinder 57

Hva blir akselerasjonen til kloss 2? 58

FORELESNING 3/3 09 Rotasjon om bevegelig akse, dvs. en kombinert translasjons og rotasjonsbevegelse Total kinetisk energi: 59

Rulling uten glidning Eks: sylinder ruller nedover skråplan Kontaktpunktet mellom sylinderen og underlaget er i ro når sylinderen ruller uten å gli!!!! 60

Forløpig oppsummering om dynamikk for kombinert translasjons og rotasjonsbevegelse Bevegelse av massesenter: Rotasjon rundt massesenter: Kinetisk energi: Potensiell energi: 61

FORELESNING 9/3 09 Bevegelsesmengdemoment (spinn) bevegelsesmengde 62

Det viser seg: Spinn av et kontinuerlig legeme Spinn rundt aksen: Benevning: rotasjonsakse 63

Bevaring av spinn: Dersom 64

FORELESNING 10/3 09 Kap. 13: Periodisk bevegelse Eks: kloss/fjærsystem 65

Løsning på denne 2. ordens diff. likning: gitt av initialbetingelsene amplitude 66

67

Energi i harmonisk (svinge ) bevegelse Kinetisk energi: Potensiell energi: Mekanisk energi er bevart i et kloss/fjærsystem (uten friksjon)!! 68

FORELESNING 16/3 09 Matematisk pendel 69

HARMONISK BEVEGELSE 70

Fysisk pendel rotasjonsakse avstand fra rotasjonsaksen til massesenteret 71

HARMONISK SVINGNING 72

Dempede svingninger Eks: kloss/fjærsystem i en viskøs væske 73

Denne likningen har tre mulige løsninger, avhengig av størrelsen på konstantene b, k og m. 1) Liten (underkritisk) dempning: 74

FORELESNING 17/3 09 Kap. 14: Fluidmekanikk I dag: fluidstatikk (væsker/gasser i ro) Neste gang: fluiddynamikk (væsker/gasser i bevegelse) Tetthet Benevning: 75

Eks: person med bena nede i et svømmebasseng Fiktiv overflate: Enhet: 76

Trykk som funksjon av dybde i en væske Kar med en væske i: areal av overflaten til karet Væsken er i ro: 77

Vanlig konvensjon: ved overflaten dybde atmosfærisk trykk 78

FORELESNING 23/3 09 I dag: fluiddynamikk (væsker i bevegelse) Ideell væske: ikke komprimerbar (forandrer ikke volum, tettheten er den samme overalt og til alle tidspunkt) uten viskositet (dvs. ingen intern friksjon) Strømlinje: veien som en væskepartikkel følger under strømningen 79

KONTINUITETSLIKNINGEN 80

Bernoullis likning langs en strømlinje. NB! Gjelder kun for ideelle væsker!! 81

FORELESNING 26/3 09 Kap. 17: Temperatur og varme Temperatur T: har med kinetisk energi til molekylene i et materiale å gjøre mange målbare egenskaper av materialer/gasser er avhengig av temperatur temperatur måles med termometer Varme Q: strøm av energi forårsaket av temperaturforskjell 82

Termisk ekspansjon (utvidelse) Stav: lineær, termisk utvidelse koeffisient for termisk utvidelse, avhengig av materialtypen 83

FORELESNING 30/3 09 Varme Q: energioverføring fra ett system til et annet grunnet temperaturforskjell Varmekapasitet Anta at det trengs varmen Q for å varme opp et materiale med masse m en temperatur ΔT. 84

Da gjelder: (spesifikk) varmekapasitet, avhengig av typen materiale Enhet: J/(kg K) 85

Faseoverganger Fast stoff væske gass Smeltevarme: varme som kreves for at et stoff skal gå over fra fast fase til væske Fordampningsvarme: varme som kreves for at et stoff skal gå over fra væskeform til gass Is vann vanndamp 86

Mekanismer for overføring av varme 1) Varmeledning Eks: metallstav mellom systemer med forskjellig temperatur Varmestrøm H: 87

Konveksjon: varmeoverføring ved bevegelse av fluid Eks: vifteovn, blodgjennomstrømning 3) Stråling: varmeoverføring ved elektromagnetiske bølger overflate av legeme som stråler emittivitet (0 < e < 1) Stefan Boltzmanns konstant STEFAN BOLTZMANNS LOV 88

Coulombs lov Coulomb konstanten 89

Elektrisk felt Hva skaper elektriske krefter mellom ladninger? q 1 skaper et ELEKTRISK FELT i rommet rundt seg det elektriske feltet virker på q 2 med kraften elektrisk felt i punktet hvor ladning q 2 befinner seg 90

Elektrisk felt fra punktladning det elektriske feltet fra en positiv punktladning peker radielt utover fra ladningen enhetsvektor (lengde = 1) som peker i radiell retning utover fra ladningen q 91

Homogent elektrisk felt feltet er like stort og pekeri samme retning i et område Eks: bevegelse av et elektron i homogent felt 92

FORELESNING 14/4 09 Superposisjon av elektriske felt Hva blir det totale elektriske feltet i dette punktet? finnes på standard måte ved dekomponering av de elektriske feltene 93

Elektriske feltlinjer måte å visualisere elektriske felter på peker vekk fra positive ladninger er alltid tangentielle til det elektriske feltet 94

Kap. 23: Elektrisk potensial Elektrisk potensiell energi Eks: homogent, elektrisk felt Potensiell energi: 95

Vanlig konvensjon: 96

FORELESNING 20/4 09 Elektrisk potensial Elektrisk potensial: potensiell energi per ladning Enhet: 97

Punktladning: 98

Flere punktladninger: Gjelder generelt for et vilkårlig antall N ladninger. Uavhengig av HVA som blir puttet inn i feltet! Potensial fra kontinuerlig ladningsfordeling 99

Totalt potensial er et integral av SKALAR størrelse ikke vektor!! Generelt derfor enklere å finne totalt elektrisk potensial enn totalt elektrisk felt!! Eks: homogent, elektrisk felt 100

"felt ganger avstand" Bevegelse MOT feltets retning er en bevegelse mot stigende potensial!! 101

Eks: koaksialkabel. Hva er spenningen mellom sentrum og en ytre sylinderflate? Ladningstetthet, dvs. ladning per lengdeenhet av den ladde metalltråden i midten av kabelen 102

radius av kabeltråd radius av sylinderen 103

Elektrisk felt utregnet fra elektrisk potensial Anta at vi kjenner V(r) 104

FORELESNING 21/4 09 Kap. 25: Strøm, resistans (motstand) og elektromotorisk spenning Elektrisk leder (materiale som kan lede elektrisk strøm): drifthastighet areal av tverrsnitt ΔQ: mengde ladning som passerer et tverrsnitt av lederen i løpet av tiden Δt Strøm: 105

Strøm skapes av elektrisk felt i en leder Relasjon gyldig for en del materialer: RESISTIVITET (materialavhengig) Konkret del av en leder: 106

resistans eller motstand Enhet: Batterier kraft fra kjemiske reaksjoner inne i batteriet som flytter ladningene fra bunnen til toppen av batteriet elektromotorisk spenning, ems 107

Energi og effekt i elektriske krefter Hvilket arbeid må de kjemiske reaksjonene i batteriet gjøre for å flytte en ladning dq fra b til a? Effekt: 108

FORELESNING 27/4 09 Kap. 27: Magnetiske felt og magnetiske krefter Magnetisme Permanente magneter virker på hverandre med krefter Magneter har alltid to poler, en sørpol og en nordpol Like poler frastøter hverandre, mens ulike poler tiltrekker hverandre 109

Magnetisk felt På samme måte som elektrisk felt er magnetisk felt et VEKTORFELT virker med en kraft på en ladning som beveger seg i feltet. Det viser seg: retning innover i tavleplanet 110

Kraft på ladning når både elektriske og magnetiske felt er til stede: homogent Hvilken retning og størrelse må et elektrisk felt i samme område ha for at q skal fortsette rett fremover med konstant hastighet? 111

FORELESNING 28/4 09 Bevegelse av ladde partikler i et magnetfelt kraften gjør ikke noe arbeid på q! kinetisk energi forandres ikke, dermed forandres heller ikke absoluttverdien av hastigheten SIRKELBEVEGELSE!!! 112

RADIUS I SIRKELBEVEGELSEN Eks: masse spektrometer (instrument som måler masse) 113

Magnetisk kraft på strømleder I løpet av tiden Δt passerer den totale ladningen Δq gjennom en lengde Δx av ledningen 114

vektor av lengde l som peker i samme retning som strømmen kraft som virker på et utsnitt av lengde l av en ledning som leder strømmen I og som er plassert i et magnetfelt B. 115