Gurumuda Networks
Diffraksjonsgitter – problemer og løsninger
1. Et gitter med 4000 spalter per centimeter belyses med et monokromatisk lys og produserer en andreordens lys linje i en 30° vinkel. Hva er bølgelengden til lyset som brukes? (1 Å = 10⁻⁴⁻¹⁰ m)
Kjent:
Avstanden mellom spaltene (d) = 1 / (4000 spalter / cm) = 0.00025 cm = 2.5 x 10⁻⁴ cm = 2.5 x 10⁻⁶ meter
Orden (n) = 2
Sinus 30 o = 0.5
1 Å = 10⁻⁴⁻¹⁰⁰ m
Uelastiske kollisjoner
Loven om bevaring av kinetisk energi gjelder ikke i uelastiske kollisjoner. Loven om bevaring av bevegelsesmengde gjelder i uelastiske kollisjoner bare hvis ingen ytre kraft virker på de to kolliderende objektene. I en uelastisk kollisjon fester to objekter seg til hverandre etter kollisjonen.
Eksempelspørsmål 1.
To objekter har samme masse, nemlig 1 kg. Objekt 1 beveger seg på et flatt plan med en hastighet på 10 m/s og kolliderer med objekt to som er i ro. Etter kollisjonen holder de to objektene seg sammen. Hva er hastigheten til de to objektene etter kollisjonen?
Delvis elastiske kollisjoner
I delvis elastiske kollisjoner gjelder loven om bevaring av bevegelsesmengde, mens loven om bevaring av kinetisk energi ikke gjelder. Når en kollisjon finner sted, omdannes noe av den kinetiske energien til lydenergi, varmeenergi og indre energi. Bruken av ordet elastisk indikerer at de to objektene ikke fester seg til hverandre, men spretter av hverandre etter kollisjonen.
Et eksempel på delvis elastisk kollisjon er den endimensjonale kollisjonen mellom to klinkekuler eller to biljardballer.
Bevaring av lineært momentum
Loven om bevaring av lineært bevegelsesmengde sier at hvis det ikke er noen ytre kraft som virker på to kolliderende objekter, er objektenes bevegelsesmengde før kollisjonen lik objektenes bevegelsesmengde etter kollisjonen.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' ………………….. Ligning 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Hvis begge objektene klistrer seg sammen etter kollisjonen,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
Perfekt elastiske kollisjoner
En kollisjon mellom to objekter kalles en perfekt elastisk kollisjon hvis momentumet eller den kinetiske energien til hvert objekt før kollisjonen er lik momentumet og den kinetiske energien til hvert objekt etter kollisjonen. Med andre ord gjelder loven om bevaring av momentum og loven om bevaring av kinetisk energi i perfekt elastiske kollisjoner. Bruken av ordet elastisk indikerer at etter kollisjonen klistrer ikke de to objektene seg sammen eller er ikke festet til hverandre, men spretter av. Momentumet til hvert objekt er bevart.
Impulsen til hvert objekt er bevart.
Arbeidsmekanisk energiprinsipp
Arbeid-kinetisk energi-teoremet sier at nettoarbeidet eller arbeidet utført av nettokraften er lik endringen i kinetisk energi.
W netto = TIL t – TIL o = 1⁄2 m(v t² – v o² )
W netto = Det finnes to typer krefter, nemlig konservativ kraft og ikke-konservativ kraft. Dermed kan nettoarbeid betraktes som å bestå av arbeidet utført av en konservativ kraft og arbeidet utført av en ikke-konservativ kraft.
W c + W nc = ΔKE
Arbeid utført av konservative krefter Potensiell energi
Observer et objekt som beveger seg vertikalt oppover og deretter går tilbake til sin opprinnelige posisjon etter å ha nådd en maksimal høyde. Når objektet beveger seg vertikalt oppover, utfører vekten negativt arbeid på objektet. Når objektet beveger seg oppover, øker objektets høyde. Derfor øker også objektets gravitasjonspotensielle energi. Det kan konkluderes med at det negative arbeidet som utføres av vekten er lik økningen i objektets gravitasjonspotensielle energi (PE).
Konservativ styrke og ikke-konservativ styrke
1. Konservativ styrke
1.1 Vekt (w)
Observer et objekt som beveger seg vertikalt oppover til det når en maksimal høyde før det beveger seg nedover mot sin opprinnelige posisjon. Når det beveger seg vertikalt oppover med h, er vekten motsatt i retning av forskyvningen. Dermed utfører vekten negativt arbeid på objektet.
W = hv (cos 180 o ) = – hv = – mgh
Etter å ha nådd en maksimal høyde, beveger objektet seg nedover mot sin utgangsposisjon med h. Når det beveger seg nedover, er vekten i samme retning som forskyvningen. Fordi den er i samme retning som forskyvningen, utfører vekten positivt arbeid.
Prinsippet om arbeid-kinetisk energi
Hvis en nettokraft virker på et objekt, opplever objektet akselerasjon (objektet opplever forskyvning). Når objektet opplever akselerasjon, endres objektets hastighet. Med andre ord er arbeidet som utføres av nettokraften relatert til objektets start- og slutthastighet.
Arbeidet som utføres på et objekt av konstant nettokraft er:
W netto = ΣF s
Newtons andre lov sier at hvis det er en nettokraft som virker på et objekt, opplever objektet akselerasjon.
Arbeid utført med makt
1.1 Definisjon av arbeid
Hvis du dytter en bok mot bordflaten til boken forskyves, sies det at du har utført arbeid på boken. Hvis en gjenstand faller i bakken på grunn av gravitasjonskraften, sies det at gravitasjonskraften har utført arbeid på gjenstanden. Hvis du derimot dytter en gjenstand med all din kraft til det punktet at du svetter kraftig, men gjenstanden ikke beveger seg i det hele tatt, sies det at du ikke har utført noe arbeid på gjenstanden. I hverdagen kan folk si at du har utført hardt arbeid ved å dytte gjenstanden, men i fysikk utfører du ikke arbeid på gjenstanden fordi det ikke har vært noen forskyvning av gjenstanden.