Gurumuda Networks
Difrakcijske rešetke – problemi in rešitve
1. Rešetka s 4000 režami na centimeter je osvetljena z monokromatsko svetlobo, ki ustvari svetlo črto drugega reda pod kotom 30°. Kakšna je valovna dolžina uporabljene svetlobe? (1 Å = 10⁻⁶ m )
Znano:
Razdalja med režami (d) = 1 / (4000 rež / cm) = 0.00025 cm = 2.5 x 10⁻⁴ cm = 2.5 x 10⁻⁶ metrov
Vrstni red (n) = 2
Sin 30 o = 0.5
1 Å = 10⁻⁹⁰⁰⁰ m
Neelastični trki
Zakon o ohranitvi kinetične energije ne velja pri neelastičnih trkih. Zakon o ohranitvi gibalne količine velja pri neelastičnih trkih le, če na dva trčeča telesa ne deluje nobena zunanja sila. Pri neelastičnem trku se dva telesa po trku zlepita skupaj oziroma sta pritrjena drug na drugega.
Primer vprašanja 1.
Dva telesa imata enako maso, in sicer 1 kg. Teleso 1 se giblje po ravni ravnini s hitrostjo 10 m/s in trči v telo dva, ki miruje. Po trku se telesa zlepita skupaj. Kolikšna je hitrost obeh teles po trku?
Delno elastični trki
Pri delno elastičnih trkih velja zakon o ohranitvi gibalne količine, zakon o ohranitvi kinetične energije pa ne. V trenutku trka se del kinetične energije pretvori v zvočno energijo, toplotno energijo in notranjo energijo. Uporaba besede elastičen pomeni, da se telesa po trku ne držijo skupaj, temveč se odbijajo.
Primer delno elastičnega trka je enodimenzionalni trk dveh frnikol ali dveh biljardnih krogel.
Ohranitev linearne količine zagona
Zakon o ohranitvi gibalne količine pravi, da če na dva trčeča telesa ne deluje nobena zunanja sila, je gibalna količina teles pred trkom enaka gibalni količini teles po trku.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' …………………….. Enačba 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Če se po trku oba predmeta zlepita skupaj,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
Popolnoma elastični trki
Trk dveh teles se imenuje popolnoma elastičen trk, če je gibalna količina ali kinetična energija vsakega telesa pred trkom enaka gibalni količini in kinetični energiji vsakega telesa po trku. Z drugimi besedami, zakon o ohranitvi gibalne količine in zakon o ohranitvi kinetične energije veljata tudi pri popolnoma elastičnih trkih. Uporaba besede elastičen pomeni, da se telesa po trku ne držijo skupaj oziroma nista pritrjena drug na drugega, ampak se odbijata. Gibalna količina vsakega telesa se ohrani.
Gibalna količina vsakega predmeta se ohrani.
Načelo dela in mehanske energije
Izrek o delu in kinetični energiji pravi, da je neto delo ali delo, ki ga opravi neto sila, enako spremembi kinetične energije.
W neto = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t² – v o² )
W neto = Obstajata dve vrsti sil, in sicer konzervativna sila in nekonzervativna sila. Tako lahko delo mreže štejemo za delo, ki ga opravi konzervativna sila, in delo, ki ga opravi nekonzervativna sila.
W c + W nc = ΔKE
Delo, ki ga opravijo konzervativne sile Potencialna energija
Opazujte predmet, ki se premika navpično navzgor in se nato po dosegu največje višine vrne v začetni položaj. Ko se predmet premika navpično navzgor, teža opravlja negativno delo na predmetu. Ko se predmet premika navzgor, se njegova višina poveča. Posledično se poveča tudi gravitacijska potencialna energija predmeta. Sklepamo lahko, da je negativno delo, ki ga opravi teža, enako povečanju gravitacijske potencialne energije (PE) predmeta.
Konzervativna sila in nekonzervativna sila
1. Konservativna sila
1.1 Teža (w)
Opazujte predmet, ki se premika navpično navzgor, dokler ne doseže največje višine, preden se premakne navzdol proti svojemu začetnemu položaju. Pri navpičnem premikanju navzgor za h je utež v nasprotni smeri od smeri premika. Torej utež opravlja negativno delo na predmetu.
W = wh (cos 180 o ) = – wh = – mgh
Ko doseže največjo višino, se predmet premakne navzdol proti svojemu začetnemu položaju za h. Pri premikanju navzdol je utež v isti smeri kot premik. Ker je v isti smeri kot premik, utež opravlja pozitivno delo.
Načelo dela in kinetične energije
Če na telo deluje neto sila, telo pospeši (telo se premakne). Ko telo pospeši, se njegova hitrost spremeni. Z drugimi besedami, delo, ki ga opravi neto sila, je povezano z začetno in končno hitrostjo telesa.
Delo, ki ga na predmet opravi konstantna neto sila, je:
W neto = ΣF s
Newtonov drugi zakon pravi, da če na objekt deluje neto sila, objekt pospešuje.
Delo, opravljeno s silo
1.1 Opredelitev dela
Če knjigo potiskate po površini mize, dokler se ne premakne, pravimo, da ste na knjigi opravili delo. Če predmet pade na tla zaradi gravitacijske sile, pravimo, da je gravitacijska sila opravila delo na predmetu. Nasprotno, če predmet potiskate z vso močjo do te mere, da se močno spotite, vendar se predmet sploh ne premakne, pravimo, da na predmetu niste opravili nobenega dela. V vsakdanjem življenju bi ljudje morda rekli, da ste opravili težko delo s potiskanjem predmeta, v fiziki pa na predmetu ne opravljate dela, ker ni bilo premika predmeta.