Gurumuda-verkostot
Diffraktiohila – ongelmat ja ratkaisut
1. Hilaa , jossa on 4000 rakoa senttimetrillä, valaistaan monokromaattisella valolla , jolloin syntyy toisen asteen kirkas viiva 30° kulmassa. Mikä on käytetyn valon aallonpituus ? (1 Å = 10⁻⁸ -10⁶ m)
Tunnettu:
Rakojen välinen etäisyys (d) = 1 / (4000 rakoa / cm) = 0.00025 cm = 2.5 x 10⁻⁴ cm = 2.5 x 10⁻⁴ metriä
Kertomus (n) = 2
Sin 30 o = 0.5
1 Å = 10⁻¹⁵ m
Elastiset törmäykset
Kineettisen energian säilymislaki ei päde joustamattomissa törmäyksissä. Liikemäärän säilymislaki pätee joustamattomissa törmäyksissä, jos törmääviin kappaleisiin ei vaikuta ulkoinen voima. Joustamattomassa törmäyksessä kaksi kappaletta tarttuvat toisiinsa törmäyksen jälkeen.
Esimerkkikysymys 1.
Kahdella kappaleella on sama massa, nimittäin 1 kg. Kappale 1 liikkuu tasaisella pinnalla nopeudella 10 m/s ja törmää levossa olevaan kappaleeseen 2. Törmäyksen jälkeen kappaleet pysyvät yhdessä. Mikä on kahden kappaleen nopeus törmäyksen jälkeen?
Osittain elastiset törmäykset
Osittain elastisissa törmäyksissä liikemäärän säilymislaki pätee, kun taas kineettisen energian säilymislaki ei sovellu. Törmäyksen aikana osa kineettisestä energiasta muuttuu äänienergiaksi, lämpöenergiaksi ja sisäiseksi energiaksi. Sana "elastinen" viittaa siihen, että törmäyksen jälkeen kappaleet eivät tartu toisiinsa, vaan kimpoavat toisistaan.
Esimerkki osittain elastisesta törmäyksestä on kahden marmorikuulan tai kahden biljardipallon yksiulotteinen törmäys.
Lineaarisen liikemäärän säilyminen
Lineaarisen liikemäärän säilymislaki sanoo, että jos kahteen törmäävään kappaleeseen ei vaikuta ulkoinen voima, kappaleiden liikemäärä ennen törmäystä on yhtä suuri kuin kappaleiden liikemäärä törmäyksen jälkeen.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' …………….. Yhtälö 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Jos törmäyksen jälkeen molemmat kappaleet tarttuvat toisiinsa,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
Täydellisen elastiset törmäykset
Kahden kappaleen törmäystä kutsutaan täysin elastiseksi törmäykseksi, jos kummankin kappaleen liikemäärä tai kineettinen energia ennen törmäystä on yhtä suuri kuin kummankin kappaleen liikemäärä ja kineettinen energia törmäyksen jälkeen. Toisin sanoen liikemäärän säilymislaki ja kineettisen energian säilymislaki soveltuvat täydellisesti elastisiin törmäyksiin. Sana "elastinen" osoittaa, että törmäyksen jälkeen kappaleet eivät tartu toisiinsa tai ole kiinni toisissaan, vaan kimpoavat toisistaan. Molempien kappaleiden liikemäärä säilyy.
Kunkin kappaleen liikemäärä säilyy.
Työ-mekaaninen energiaperiaate
Työ-kineettisen energian teoreema toteaa, että nettotyö eli nettovoiman tekemä työ on yhtä suuri kuin kineettisen energian muutos.
W net = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W netto = Voimia on kahdenlaisia: konservatiivinen voima ja ei-konservatiivinen voima. Siten nettotyön voidaan katsoa koostuvan konservatiivisen voiman tekemästä työstä ja ei-konservatiivisen voiman tekemästä työstä.
W c + W nc = ΔKE
Konservatiivisten voimien tekemä työ Potentiaalienergia
Tarkastellaan kappaletta, joka liikkuu pystysuunnassa ylöspäin ja palaa sitten lähtöasentoonsa saavutettuaan maksimikorkeuden. Kun kappale liikkuu pystysuunnassa ylöspäin, paino tekee kappaleeseen negatiivista työtä. Kun kappale liikkuu ylöspäin, sen korkeus kasvaa. Näin ollen myös kappaleen gravitaatiopotentiaalienergia kasvaa. Voidaan päätellä, että painon tekemä negatiivinen työ on yhtä suuri kuin kappaleen gravitaatiopotentiaalienergian (PE) kasvu.
Konservatiivinen voima ja ei-konservatiivinen voima
1. Konservatiivinen voima
1.1 Paino (w)
Tarkastellaan kappaletta, joka liikkuu pystysuunnassa ylöspäin, kunnes se saavuttaa maksimikorkeuden ennen kuin se siirtyy alaspäin kohti lähtöasentoaan. Kun kappale liikkuu pystysuunnassa ylöspäin h:n verran, paino on vastakkaiseen suuntaan kuin siirtymä. Täten paino tekee kappaleeseen negatiivista työtä.
W = wh (cos 180 ) = – wh = – mgh
Saavutettuaan maksimikorkeuden kappale liikkuu alaspäin kohti lähtöasentoaan h:n verran. Alaspäin liikkuessaan paino on samaan suuntaan kuin siirtymä. Koska se on samaan suuntaan kuin siirtymä, paino tekee positiivista työtä.
Työ-kineettisen energian periaate
Jos kappaleeseen vaikuttaa nettovoima, se kiihtyy (kappale siirtyy). Kun kappale kiihtyy, sen nopeus muuttuu. Toisin sanoen nettovoiman tekemä työ liittyy kappaleen alku- ja loppunopeuteen.
Vakiovoiman kappaleeseen tekemä työ on:
W netto = ΣF s
Newtonin toinen laki sanoo, että jos kappaleeseen vaikuttaa nettovoima, se kiihtyy.
Voimalla tehty työ
1.1 Työn määritelmä
Jos työnnät kirjaa pöydän pinnalla, kunnes kirja siirtyy paikaltaan, sanotaan, että olet tehnyt työtä kirjan kimppuun. Jos esine putoaa maahan painovoiman vaikutuksesta, sanotaan, että painovoima on tehnyt työtä esineen kimppuun. Jos taas työnnät esinettä kaikella voimallasi niin paljon, että hikoilet runsaasti, mutta esine ei liiku ollenkaan, sanotaan, ettei esine ole tehnyt työtä. Arkielämässä ihmiset saattavat sanoa, että olet tehnyt kovaa työtä työntämällä esinettä, mutta fysiikassa et tee työtä esineen kimppuun, koska esine ei ole siirtynyt paikaltaan.