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

Like dokumenter
De vikagste punktene i dag:

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 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

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

AST1010 En kosmisk reise

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

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

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

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

AST1010 En kosmisk reise

Observasjon av universet ved ulike bølgelengder fra radiobølger til gammastråling. Terje Bjerkgård og Erlend Rønnekleiv

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

a) Hva var satellittens gjennomsnittlige fart? Gi svaret i m/s. Begrunn svaret.

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Fysikk 3FY AA6227. (ny læreplan) Elever og privatister. 28. mai 1999

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

Løsning til øving 1 for FY1004, høsten 2007

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

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 Eksamensoppgaver

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Kap Termisk fysikk (varmelære, termodynamikk)

Løsningsforslag til øving 6

FYSIKK-OLYMPIADEN

Kapittel 8. Varmestråling

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for lærer- og tolkeutdanning

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 2

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

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

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

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

Løsningsforslag til eksamen i FYS1001, 15/6 2018

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

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

Eksamensoppgave i LGU53005 Naturfag 2 (5-10) emne 2

Kollokvium 4 Grunnlaget for Schrödingerligningen

SENSURVEILEDNING. Fysikk

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

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

Hvor stor er den kinetiske energien til molekylene i forrige oppgave?

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

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

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 15/8 2014

FLERVALGSOPPGAVER I NATURFAG - FYSIKK

EksameniASTlolo 13 mai2

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

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 2

Løsningsforslag til konteeksamen i FYS1001, 17/8 2018

Termisk fysikk består av:

UNIVERSITETET I OSLO

Kan vi lære litt kvantefysikk ved å lytte til noen lydprøver? Arnt Inge Vistnes Fysisk institutt, UiO

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

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Dopplereffekten Relativitetsteori Partikkelfysikk

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

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

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 3

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

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

Folkevandringstelling

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

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

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

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HR-diagrammet

Atomfysikk og kausallov

Atomfysikk og kausallov

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

Innhold. Innledning 13

Kapittel 7 Atomstruktur og periodisitet Repetisjon 1 ( )

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

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

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Egil Lillestøll, Lillestøl,, CERN & Univ. i Bergen,

Chapter 2. The global energy balance

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

Newtons (og hele universets...) lover

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

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

Keplers lover. Statikk og likevekt

Transkript:

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

Innhold Mekanikk Termodynamikk Elektrisitet og magnetisme Elektromagnetiske bølger

Mekanikk

Newtons bevegelseslover Et legeme som ikke er påvirket av noen krefter, vil enten forbli i ro eller fortsette å bevege seg i en rett linje med konstant fart. Kraft fører til akselerasjon: a = F / m. Hvis et legeme A virker på et legeme B med en kraft F, vil legeme B virke på A med en kraft som er like stor, men motsatt rettet.

Newtons gravitasjonslov

Sola trekker på jorda : F SJ GM S M J r 2 Gir jorda en akselerasjon i retning mot sola : a J F SJ GM S M J r 2 Fra Newtons tredje lov ser vi at jorda trekker på sola med en kraft som er like stor som F SJ, men motsatt rettet. Det gir sola en akselerasjon mot jorda gitt ved a S F SJ GM J a M S r 2 J, siden M J M S (<< betyr "mye mindre enn").

Tyngdepunkt/massesenter

Rotasjon: Banespinn L=rmv

Rotasjon: Egenspinn L=Iw

Nytten av spinnbegrepet For et isolert system (et system som ikke er påvirket av ytre krefter) er spinnet bevart. Det vil si at det ikke endrer seg med tiden. Systemets indre struktur kan endre seg, men spinnet er det samme.

Spinnbevaring i astrofysikk Vil ha nytte av dette når vi ser på dannelsen av solsystemet, stjerner og galakser. Utgangspunktet er roterende skyer av gass som faller sammen på grunn av interne tyngdekrefter.

Termodynamikk

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

Temperatur Temperatur er et uttrykk for den midlere bevegelsesenergien til partiklene i en gass: K 1 2 mv2 3 2 kt

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 inntil de har samme temperatur.

P=NkT/V Ideell gass

Elektromagnetisme

Elektrisk felt

Magnetisk felt

Bevegelse i elektrisk og magnetisk felt

Maxwells ligninger (Overhodet ikke pensum!)

Elektromagnetisk bølge 26

Noen begreper i bølgefysikk Bølgelengde (l): Lengden i rommet av en full svingning. Periode (P): Tid mellom passasje av to påfølgende bølgetopper på et gitt sted i rommet. Frekvens (n eller f ): Hvor raskt bølgen svinger på et sted i rommet (n = 1/P) angitt i svingninger per sekund (1 svingning pr. sekund = 1Hz). Bølgehastighet (v eller c): Hastigheten hele bølgemønsteret beveger seg med. Sammenheng: v = l x (1/P) = l x f 27

Bølgelengder og frekvenser Lyset går fort: c = 3 x 10 8 m/s i tomt rom. Bølgelengder: Nanometer (nm): 1 nm = 10-9 m. Ångstrøm (Å): 1 Å = 10-10 m. Grønt lys: l = 500 nm = 5000 Å. Frekvens av grønt lys: n = c/l som gir n = 6 x 10 14 Hz. Hz hertz er måleenhet for svingninger per sekund. 28

Det elektromagnetiske spektrum 29

Bølgelengder fotoner energi Stråling har både bølge- og partikkelnatur. Som partikler kalles de fotoner. Fotonenergi: E = h c/l = h n, hvor h er Plancks konstant h = 6.626 10-34 Js (joule x sekund) 30

Bølgelengder og farger AST1010 - Stråling 31

Bare en del av strålingen når ned til jordoverflaten 32

Sort (eller termisk) stråling AST1010 - Stråling 33

Definisjon av sort legeme Et sort legeme absorberer all stråling som treffer det, og sender selv ut stråling med egenskaper som er fullstendig bestemt av dets temperatur. Eksempel: Et lite hull i en boks som har perfekt reflekterende vegger. Mange astrofysiske objekter, som stjerner, stråler tilnærmet som sorte legemer.

Strålingslover for sorte legemer Wiens forskyvnings lov: l max = 2.898 x 10 6 / T = c 1 /T Denne loven gir bølgelengden i nanometer der strålingen er maksimal, dersom T måles i kelvin. Stefan-Boltzmanns lov: F = s T 4 Gir den totale utstrålte effekt (energi per tidsenhet) per areal. 35

Solas stråling vs. stråling fra sort legeme med samme temperatur 36

Spektrallinjer i solspekteret AST1010 - Stråling 37

Emisjonslinjer fra varme gasser 38

Kirchoffs eksperiment AST1010 - Stråling 39

Kirchoffs 3 regler 1. Et varmt og tett objekt, gjerne en tett gass, sender ut et kontinuerlig spektrum. 2. En varm gass med lav tetthet sender ut sitt lys bare på noen få bølgelengder i form av emisjonslinjer lysende linjer. 3. Når lys med et kontinuerlig spektrum går gjennom en kjølig gass dannes absorpsjonslinjer i spekteret som har samme bølgelengde som de linjene gassen selv stråler ut. 40

Linjer i laboratoriet og i sola 41

Neste forelesning Bohrs atommodell og Kirchoffs lover Optikk Relativtetsteori Kjerne- og partikkelfysikk