Elastisitetsteori. Spesiell relativitetsteori

Like dokumenter
Elastisitetsteori. Spesiell relativitetsteori

Spesiell relativitetsteori

Spesiell relativitetsteori

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Spesiell relativitetsteori

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Spesiell relativitetsteori

Spesiell relativitetsteori

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Løsningsforslag til øving 12

Repetisjon

Repetisjon

Fiktive krefter

ØVING 13. Oppgave 1 a) Løs oppgave 1a i Øving 2 gjengitt nedenfor ved å bruke kompleks representasjon.

Løsningsforslag til oppgavene 1 8 fra spesiell relativitetsteori.

UNIVERSITETET I OSLO

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon

UNIVERSITETET I OSLO

Fiktive krefter. Gravitasjon og planetenes bevegelser

UNIVERSITETET I OSLO

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

Newtons lover i én dimensjon (2)

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

ERGO Fysikk. 3FY. AA (Reform 94) - 8. Relativitetsteori Tid - Fagstoff. Innholdsfortegnelse

Fiktive krefter

Newtons lover i én dimensjon (2)

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2009

Fiktive krefter

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Einsteins relativitetsteori

Spesiell relativitetsteori

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

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

Newtons lover i én dimensjon (2)

Repetisjon

Løsning til øving 1 for FY1004, høsten 2007

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til konteeksamen i FYS1001, 17/8 2018

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

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

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

EKSAMENSOPPGAVE Njål Gulbrandsen / Ole Meyer /

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

AST1010 En kosmisk reise

Bestemmelse av skjærmodulen til stål

UNIVERSITETET I OSLO

Keplers lover. Statikk og likevekt

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 3.

UNIVERSITETET I OSLO

Stivt legemers dynamikk

Newtons lover i én dimensjon (2)

Masterclass i partikkelfysikk

Turn plan: Jugendfeber/ Mal din by - H16

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

De vikagste punktene i dag:

ProFag Realfaglig programmering

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Fiktive krefter. Gravitasjon og ekvivalensprinsippet

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

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

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

AST1010 En kosmisk reise

Onsdag isolator => I=0

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

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

8 Kontinuumsmekanikk og elastisitetsteori

FAG: Fysikk FYS118 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

Stivt legemers dynamikk

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

FY0001 Brukerkurs i fysikk

Prosjektoppgave i FYS-MEK 1110

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

UNIVERSITETET I OSLO

FYS 3120/4120: Klassisk mekanikk og elektromagnetisme. Midtterminevaluering våren 2004 Obligatorisk sett innleveringsoppgaver

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS120 VÅR 2017

Newtons (og hele universets...) lover

Klikk på sidetallet for å komme til det enkelte lysark. De svarte sidetallene viser hvor illustrasjonen står i læreboka.

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

FYS2140 Kvantefysikk, Obligatorisk oppgave 2. Nicolai Kristen Solheim, Gruppe 2

Løsningsforslag til ukeoppgave 2

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

Løsningsforslag Fys-mek1110 V2012

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

Breivika Tromsø maritime skole

Transkript:

Elastisitetsteori Spesiell relativitetsteori 1.05.014 FYS-MEK 1110 1.05.014 1

man tir ons tor fre uke 0 1 3 1 19 6 forelesning: spes. relativitet innlev. olig 10 13 0 7 3 gruppe: spes. relativitet 14 1 8 4 forelesning: spes. relativitet forelesning: repetisjon 15 9 5 gruppe: spes. relativitet Himmelfart 16 3 30 6 gruppe: spes. relativitet gruppe: repetisjon ingen forelesning gruppe: repetisjon gruppe: repetisjon ingen forelesning orakel 10-14 FØ394 ingen forelesning orakel 1-14 FV39 ingen forelesning EKSMEN

Elastisitetsteori Hookes lov E Elastisitetsmodul E spenning F tøyning tverrkontraksjon y y y E Poissons tall skjærspenning: y F y G y G: skjærmodul for isotrope materialer: G E (1 ) FYS-MEK 1110 1.05.014 3

Bøying av en jelke midtlinjen: den nøytrale linjen ovenfor komprimeres jelken nedenfor forlenges jelken forlengelsen l i avstand fra den nøytrale linjen: l ( R ) R l R l l R Hookes lov: ( ) E l l E R spenning i jelken FYS-MEK 1110 1.05.014 4

FYS-MEK 1110 1.05.014 5 R E l l E ) ( en jelke med øyde og redde : totalkraft på tverrsnitt: / / ) ( ) ( d d F / / d R E nettokraft er null, men det virker et kraftmoment 0 R E

en jelke med øyde og redde : kraftmoment om O: i r F i i r df ( ) d R E d E R I I d flatetregetsmoment øyningen er gitt ved: 1 R I E τ: kraftmoment fra ytre krefter E: materialegenskap I : geometrisk jo større flatetregetsmoment, jo større motstand mot øyning ( ) E l l E R FYS-MEK 1110 1.05.014 6

FYS-MEK 1110 1.05.014 7 Eksempel: flatetregetsmoment for en 4 cm trevirke: / / dy y d y I y F 1 8 3 1 8 3 1 3 3 3 to orienteringer: F 4 4 3 1 cm 3 8 cm 1 4 I 1 4 4 3 4 cm 3 3 cm 1 4 I I

ttp://pingo.up.de/ access numer:718 Tre like lange jelker er laget av samme type stål og ar samme ytre dimensjoner og på tverrsnittet. Hvis alle jelkene utsettes for det samme kraftmomentet, vilken jelke vil øyes minst? 1. jelke. jelke B 3. jelke C 4. samme øying for alle tre Tverrsnitt av jelkene B C FYS-MEK 1110 1.05.014 8

H H I B 1 BH 1 3 I B 1 3 3 ( BH 1 ) B H 10 cm 9.4 cm 8 cm I 833 cm 100 cm 4 I 43 cm 4.8 cm 4 1 R I E FYS-MEK 1110 1.05.014 9

Spesiell relativitetsteori Einsteins mirakelår 1905 an var 6 år gammel og joet som patenteandler ved det sveitsiske patentyrået i Bern i 1905 puliserte an fire artikler: forklaring av Brownske evegelser forklaring av den fotoelektriske effekten spesiell relativitetsteori forklarte forold mellom masse og energi lert Einstein (1879 1955) FYS-MEK 1110 1.05.014 10

Oppfatninger på denne tiden: ølger trenger et medium for å forplante seg verdensrommet må være fylt av eter slik at lysølger kan forplante seg konsekvens: jorden eveger seg relativ til eteren lysets astiget på jorden er avengig av retning relativ til eteren Micelson Morley eksperiment i 1887: prøvde å påvise effekten av jorden evegelse gjennom eteren men fant at lysastigeten er den samme uansett vilken retning den måles. nå kommer lert Einstein: Newtons lover er de samme i alle inertialsystemer Hvorfor krever elektromagnetisme (lysølger) et spesielt referansesystem tilknyttet ti eteren? FYS-MEK 1110 1.05.014 11

Einsteins postulatene 1. Fysikkens lover er de samme i alle inertialsystemer.. Lysastigeten er den samme i alle inertialsystemer, og er uavengig av oservatørens evegelse. Newtonske mekanikk er ikke lenger gyldig får å eskrive vordan lys oppfører seg. FYS-MEK 1110 1.05.014 1

Galileo transformasjon to koordinatsystemer: S (f.eks. jorden) S (f.eks. romskip) S eveger seg relativ til S med astiget u langs aksen, vor og aksene er parallelle O og O er på samme sted ved tid t=0 vi eskriver posisjonen til et partikkel P i system S: i system S : Galileo transformasjon: ut y y z z r (, y, z) r (, y, z) v v v v y v y z v z u va vis partikkelen er et foton som eveger seg med lysastiget? c c u Einsteins. postulat: c c vis Einsteins. postulat er riktig, så må vi modifisere Galileo transformasjonen er tiden den samme i S og S? FYS-MEK 1110 1.05.014 13

Definisjon av endelse En endelse er en egivenet (noe) som kan lokaliseres i rom og tid dvs. gis koordinater (,y,z,t). Definisjon av samtidiget To endelser er samtidige dersom de inntreffer ved samme tid i ett og samme system S. S z y FYS-MEK 1110 1.05.014 14

ttp://pingo.up.de/ access numer:718 En nao snekker i agen. Du merker at det er en liten forsinkelse mellom når du ser at an slår på en spiker og når du ører lyden. Når inntreffer endelsen ammeren treffer spikeren? 1. Idet du ører ammeren treffe spikeren.. Idet du ser ammeren treffe spikeren. 3. Litt etter at du ser ammeren treffe spikeren. 4. Litt etter at du ører ammeren treffer spikeren. 5. Litt før du ser ammeren treffe spikeren. z S y lydølger lysølger FYS-MEK 1110 1.05.014 15

Samtidiget Matilde lyn treffer egge endene av en vogn og akken ved siden leander Matilde eveger seg mot lysølgen som kommer fra fremre enden av vognen og ort fra lysølgen som kommer fra akre enden. FYS-MEK 1110 1.05.014 16

Matilde ser lyset fra den fremre enden først; un konkluderer at lynet ar truffet den fremre enden først. leander ser lyset kommer samtidlig fra egge endene; an konkluderer at lynet ar truffet egge endene samtidlig. (Lyset fra den akre enden ar ikke ennå kommet til Matilde.) to endelser: lyn treffer fremre enden lyn treffer akre enden Hendelsene er samtidig i system S (leander), men ikke samtidig i system S (Matilde) FYS-MEK 1110 1.05.014 17

Tidsintervaller speil kilde Matilde efinner seg i toget (system S ) og maler tidsintervall mellom to endelser: 1. et lysglimt er sendt ut fra en kilde i O. lyset er påvist i en detektor på samme sted etter refleksjon av et speil i avstand d Hun måler: t d c leander står på plattformen. I system S inntreffer de to endelser på forskjellige steder. Lyset eveger seg med samme astiget, men distansen er lenger. l ut t d t c t t c u 1 c ut c FYS-MEK 1110 1.05.014 18 vi definerer: t t det kreves at u c 1 u 1 c

Tidsdilatasjon To endelser inntreffer på samme sted. En oservatør som er i ro i samme system måler et tidsintervall t 0 mellom endelsene. En annen oservatør som eveger seg med konstant fart u relativ til den første måler et tidsintervall: t t 0 u 1 c Et tidsintervall som er målt mellom to endelser i et referansesystem der posisjonen er identisk for egge endelser, kalles en egentid. t t vi ser at: 0 tidsdilatsjon vi ruker 1 1 1 u 1 c t t 0 Tidsdilatasjonen er ikke relatert til tiden lyset trenger for å komme til oservatøren. I systemet som eveger seg inntreffer de to endelser på forskjellige steder. FYS-MEK 1110 1.05.014 19

ttp://pingo.up.de/ access numer:718 Matilde flyr i et romskip med v = 0.6 c. I øyelikket un flyr fori leander på jorden starter egge to sin klokke. Litt senere flyr Matilde fori en romstasjon. Hennes klokke viser t = 1.0 s. Hva viser klokken til leander?. 0.8 s B. 1.0 s C. 1.5 s M 1. endelse: Matilde flyr fori leander. endelse: Matilde flyr fori romstasjonen M I system romskip inntreffer egge endelser på samme sted og Matilde måler egentiden t 0 = 1.0 s. leander eveger seg med fart v = 0.6 c relativ til Matilde og an maler tidsintervallet: t t 1.0 s 0 1 0.6 1.5 s FYS-MEK 1110 1.05.014 0

ttp://pingo.up.de/ access numer:718 Når Matilde flyr fori leander med v = 0.6 c vinker an til enne. Matilde måler at leander vinker i ett sekund. Hvor lenge ar an vinket? M. 0.8 s B. 1.0 s C. 1.5 s 1. endelse: leander egynner å vinke. endelse: leander slutter å vinke I system jorden inntreffer egge endelser på samme sted og leander måler egentiden t 0. Matilde eveger seg med fart v = 0.6 c relativ til leander og un maler tidsintervallet: leander måler tidsintervallet: t 1 t 0 t 0 1.0 s FYS-MEK 1110 1.05.014 1 t 0.8 s 1 1 0.6 1.5

Eksempel: myoner Myoner er elementærpartikler som kan oppstår når øyenergetisk kosmisk stråling treffer på jordens atmosfæren. enfall: e e med gjennomsnittlig levetid. μs endelse 1: myon oppstår i atmosfæren endelse : myon enfaller I systemet tilknyttet myonet inntreffer egge endelser på samme sted og tidsintervallet er t 0 =. s (egentid) Pga. den øyenergetisk kosmisk stråling ar myoner øy astiget: v 0. 99c Sett fra jorden er levetid til myonet t t 1. μs 0 1 0.99 15.6 μs Uten tidsdilatasjon vil myonet komme så langt: c.10 6 s 310 8 m/s 660 m Pga. den relativistiske astigeten eveger myonet seg gjennom atmosfæren og kan li påvist på akken. 4.7 km FYS-MEK 1110 1.05.014