רשתות גורוםודה
סריגי דיפרקציה - בעיות ופתרונות
1. סורג המכיל 4000 חריצים לסנטימטר מואר באור מונוכרומטי ומייצר קו בהיר מסדר שני בזווית של 30°. מהו אורך הגל של האור בו נעשה שימוש? (1Å = 10⁻⁻⁹ -10⁻⁹ )
ידוע:
המרחק בין החריצים (d) = 1 / (4000 חריצים / ס"מ) = 0.00025 ס"מ = 2.5 x 10-4 ס"מ = 2.5 x 10-6 מטרים
סדר (n) = 2
סינוס 30 o = 0.5
1 Å = 10⁻⁸ -10⁻⁸ מטר
התנגשויות לא אלסטיות
חוק שימור האנרגיה הקינטית אינו חל בהתנגשויות לא אלסטיות. חוק שימור התנע חל בהתנגשויות לא אלסטיות רק אם לא פועל כוח חיצוני על שני העצמים המתנגשים. בהתנגשות לא אלסטית, שני עצמים נדבקים זה לזה או מחוברים זה לזה לאחר ההתנגשות.
שאלה לדוגמה 1.
שני עצמים הם בעלי אותה מסה, כלומר 1 ק"ג. עצם 1 נע על מישור ישר במהירות של 10 מטר לשנייה ומתנגש בעצם 2 שנמצא במנוחה. לאחר ההתנגשות, שני העצמים נדבקים זה לזה. מהי מהירות שני העצמים לאחר ההתנגשות?
התנגשויות אלסטיות חלקית
בהתנגשויות אלסטיות חלקית, חוק שימור התנע חל, בעוד שחוק שימור האנרגיה הקינטית אינו חל. בזמן התנגשות, חלק מהאנרגיה הקינטית מומרת לאנרגיית קול, אנרגיית חום ואנרגיה פנימית. השימוש במילה אלסטי מצביע על כך שלאחר ההתנגשות, שני העצמים אינם נדבקים זה לזה אלא קופצים זה מזה.
דוגמה להתנגשות אלסטית חלקית היא התנגשות חד-ממדית של שתי גולות או שני כדורי ביליארד.
שימור תנע ליניארי
חוק שימור התנע הליניארי קובע שאם אין כוח חיצוני הפועל על שני גופים מתנגשים, התנע של הגופים לפני ההתנגשות שווה לתנע של הגופים לאחר ההתנגשות.
p 1 + p 2 = p 1 ' + p 2 ' ………………….. משוואה 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
אם לאחר התנגשות שני העצמים נדבקים זה לזה,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
התנגשויות אלסטיות לחלוטין
התנגשות של שני עצמים נקראת התנגשות אלסטית לחלוטין אם התנע או האנרגיה הקינטית של כל גוף לפני ההתנגשות שווים לתנע ולאנרגיה הקינטית של כל גוף לאחר ההתנגשות. במילים אחרות, חוק שימור התנע וחוק שימור האנרגיה הקינטית חלים בהתנגשויות אלסטיות לחלוטין. השימוש במילה אלסטי מצביע על כך שלאחר ההתנגשות, שני העצמים אינם נדבקים זה לזה או אינם מחוברים זה לזה אלא קופצים זה מזה. התנע של כל גוף נשמר.
התנע של כל גוף נשמר.
עקרון האנרגיה המכנית-עבודה
משפט עבודה-אנרגיה קינטית קובע כי העבודה נטו, או העבודה הנעשית על ידי הכוח נטו, שווה לשינוי באנרגיה הקינטית.
W נטו = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W net = ישנם שני סוגים של כוחות, כלומר כוח משמר וכוח לא משמר. לכן, ניתן לראות את העבודה נטו כמורכבת מהעבודה שנעשית על ידי כוח משמר והעבודה שנעשית על ידי כוח לא משמר.
W c + W nc = ΔKE
עבודה שנעשית על ידי כוחות משמרים אנרגיה פוטנציאלית
התבוננו בעצם הנע אנכית כלפי מעלה ולאחר מכן חוזר למיקומו ההתחלתי לאחר שהגיע לגובה מקסימלי. כאשר העצם נע אנכית כלפי מעלה, המשקל מבצע עבודה שלילית על העצם. כאשר העצם נע כלפי מעלה, גובהו עולה. לכן, גם האנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית של העצם עולה. ניתן להסיק כי העבודה השלילית הנעשית על ידי המשקל שווה לעלייה באנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית (PE) של העצם.
כוח שמרני וכוח לא שמרני
1. כוח שמרני
1.1 משקל (משקל)
התבונן בעצם הנע אנכית כלפי מעלה עד להגיע לגובה מקסימלי לפני שהוא נע כלפי מטה לכיוון מיקומו ההתחלתי. כאשר הוא נע אנכית כלפי מעלה בכיוון h, המשקולת היא בכיוון הפוך מהתזוזה. לכן, המשקולת מבצעת עבודה שלילית על העצם.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
לאחר שהגיע לגובה מקסימלי, הגוף נע כלפי מטה לכיוון מיקומו ההתחלתי ב-h. כאשר הוא נע כלפי מטה, המשקולת נמצאת באותו כיוון כמו התזוזה. מכיוון שהיא באותו כיוון כמו התזוזה, המשקולת מבצעת עבודה חיובית.
עקרון האנרגיה הקינטית-עבודה
אם פועל כוח נקי על גוף, הגוף חווה תאוצה (הגוף חווה תזוזה). כאשר הגוף חווה תאוצה, מהירותו משתנה. במילים אחרות, העבודה שמבצע הכוח השקוי קשורה למהירות ההתחלתית והסופית של הגוף.
העבודה הנעשית על גוף על ידי כוח נקי קבוע היא:
W נטו = ΣF s
החוק השני של ניוטון קובע שאם יש כוח נטו הפועל על גוף, הגוף חווה תאוצה.
עבודה שנעשית בכוח
1.1 הגדרת עבודה
אם דוחפים ספר על משטח שולחן עד שהספר מוזז ממקומו, אומרים שביצעתם עבודה על הספר. אם חפץ נופל על הקרקע עקב כוח המשיכה, אומרים שכוח המשיכה עשה עבודה על החפץ. לעומת זאת, אם דוחפים חפץ בכל כוחכם עד כדי הזעה רבה, אך החפץ אינו זז כלל, אומרים שלא ביצעתם עבודה על החפץ. בחיי היומיום, אנשים עשויים לומר שביצעתם עבודה קשה על ידי דחיפת החפץ, אך בפיזיקה, לא מבצעים עבודה על החפץ מכיוון שלא הייתה תזוזה של החפץ.