Gratis noter til pensum i Fysik C STX

Noter til pensum i Fysik C STX

Kinetisk energi

Kinetisk energi er også bevægelses energi.

M er massen i kl.

V er hastigheden

Vindmøller undnytter kinetisk energi.
[sociallocker id=”2205″]

En vindmølles effekt (energi pr sekund er effekten)

Det må afhænge af vindes hastighed og det areal vindmøllen overstryger.

Luftens massefylde afhænger af temperaturen. Varm luft udvidere sig og får en større massefylde.

Luftens massefylde kaldes ro.

Vi skal finde den kinetiske energi af den vind, der rammer møllen på ét sekund.

Sådan finder man det:

Effekt= ½*ro*arealet*hastigheden³

Man skal beregne hvor meget luften i cylinderen der går x antal meter ud. Cylinderen går det antal meter ud, som hastigheden er eller som v er. F.eks. 10m/s så går den 10 ud.

Cylinderens diameter er diameteren på vindmøllens vinger.

Man skal nu beregne massen af cylinderen der går ud fra vindmøllens vinger.

Store V i overstående formel er volumen. Volumen er det antal meter ex. 8 meter som cylinderen går ud gange med arealet.

Energi pr sekund (effekten) udregnes sådan:

OPSUMERING: Hvis man har en vindmølle, giver den joule hvert sekund, og det er effekten. Effekten er joule pr. Sekund. Man kigger på havd effekten afhænger af. Det afhænger af vindens massefylde. DVS Hvir meget vinden vejer pr- kobikmeter. Jo større vingefang, jo større effekt. Det afhænger også af vindenshastighed.

Man vil gerne placere vindmøller i havet, men de går mere i stykker.

Opgave udregning:

Opg 119

En vindmølle med en radius på 4 meter.

1. Beregn effekten i frisk vind, v=10m/s

Arelet: pi*r²

Arealet sætter man ind således (pi*(meter)²) Ro er 1,34 hastigheden er 10m/s antal meter jeg regner ud fra er 10

½*1,34*(pi*(4,0)²*10³=

1. Beregn effekten hvis hastigheden fordobles?

Arealet er 25,1 Ro er 1,34 hastigheden er 20m/s antal meter jeg regner ud fra er 20.¨

HVIS VINDHASTIGHEDEN BLIVER DOBBELT SÅ STOR, BLIVER EFFEKTEN 8. GANGE STOR.

WATT ER JOULE PR. SEKUND

Der går 3600000 JOULE PÅ EN KWH.

½*1,34*25,1*20³= 134.536j/s

1. Beregn effekten hvis vindradius også fordobles

v= 20m/s r= 8 meter

Arealet: pi*r²

POTENTIEL / BELIGENHEDSENERGI

Formlen for beligenhedsenergi: den afhænger af højden. g er en konstant, der hedder tyndeaccelerationen. Den er 9,82 m/pr sekund i Danmark. m er massen af objektet i kilo. H er højden.

Eksemplet: En mand står oppe på 10-meter vippen og skal springe ud.

Personen vejer 70 kg

m: 70 kg

h: 10 meter

Så man siger Epot= 70*9,82*10 = 6874 J

Energien bliver til kinetisk energi. Man kan regne hastigheden ud ved at sige Epot = Ekin

m*g*h=½*m*v²

Formlen for kinetisk energi er lig med formlen for potentiel energi, da der omsættes den samme mængde.

m*g*h=m*v²

Massen går ud med hinanden, da den ikke spiller nogen rolle ang. Hastigheden.

m*g*h=m*v²

2*g*h=v²

√2*g*h=v

Man tager kvardratroden, da v står i anden.

Så får man resultatet i meter i sekunder, men for at få det i km i timen, skal man gange det med 3,6.

Grunden til at man ganger med 3,6 er fordi at 1 meter i sekundet er 3,6 km i timen.

Opgaveregning

Beregn sluthastigheden på ved frit fald på 30 meter2*9,82*30=v²

v²= 589,2

v=24,2m/

24,2*3,6= 87,38 km/t

Opgave 2 En bold kastes op i luften med en hastighed på 40 km/t. Hvor højt når bolden op?

Man skal først have km/t over til meter pr sekund.

Først dividerer jeg 40 med 3,6.

40/3,6

Bølger

Der findes lydbølger, varmestråling og gammastråling, elektromagnetiske bølger og radiobølger. Elektromagnetiske bølger udskiller sig. De kan gå igennem det tommerum. Dog behøver lyd luft for at bevæge sig. De kan udbrede sig i det tomme rum. Lydbølger kan gå igennem stof.

Farven rød reflekterer, mens de andre abosoberer. Der sidder tappe og stave i nethinden i øjet. Tappene regulerer farver. Staverne regulerer mørket.

Lyd

Lydbølger fortynder og fortætter luftens molekyler. Bølgerne er longitudional (længdebølger).

Find lydhastighed:

Den udregnes således:

Det er altid 331 m/s man starter med. 273 er 0 grader celcius

V_lyd= 331 m/s *

Så man skal plusse 273 ved det antal grader det er.

Hvis det f.eks. er 20 grader siger man:

T=20+273 = 293

Derefter dividerer man T med 273.

Så sættes det ind i formlen:
V_lyd= 331m/s*293/273

V_lyd=342,9

V_lyd=343 m/s

Mekaniske bølger

Er f.eks. jordskælvsbølger, vandbølge.

De behøver et stof at udbrede sig i.

Der fidnes længdebølger og tværbølger. Tværbølger er vinkelrette. Ved længdebølger er der energitransport. Tværbølger er svingningerne på tværs af udbredelsesretningengen.

Længdebølger: Svingningerne er parallellle med udbredelsesretningen.

Grundbegreber:

Lambda er bølgelængde, og måles i meter for det meste.

Der er bølgetop og bølgedal.

A er Amplituden

T er perioden: Hvor lang tid der går fra en top paserer til den næste paserer.

F er frekvensen: Antal toppe der passere hver sekund.

Udbredelses Hastigheden: Hvor hurtigt udbreder det sig.

OPGAVEREGNING

Bølgelængde kan måles i nanometer. 1 nanometer er 10^-9 meter. 1m,=0,00000000 meter

Opg1

Bølgelængden er 4 cm og frekvensen er 20 hz

Beregn farten v :
20 hz * 0,04 m =0,8 m/s

Opg 2

Bølgelængden for violet lys ligger mellem 380 og 470nm. Farten er 3,00*10⁸ m/s

Beregn frekvenser:

1/

Typiske bølgelængder:

Lyd: 1,7 cm- 17 meter

Synligt lys: 380 nm -700 nm

Lyden kan gå om hjørner. Den kan reflekteres.

Lys kan ikek gå om hjørner.

Diffraktion: når bølger går om hjørner.

Interferens

Interferens: Når bølger mødes.

Når bølger mødes ligges de sammen. Udsvingene ligges sammen. Dette kaldes konstruktiv interferens.

Destruktiv interferens: er når en bølgetop og bølgedal møder hinanden.

Hvis der er en monotonstøj, kan man lave modlyd, dvs at interferensen kan resultere i at der bliver stille.

Hvad kan man bruge interferens til? Til støjbekæmpelse. Man kan udslette lyd med lyd på passende betingelser.

Hvis der er lige stor vej fra højtaleren til iagteren, vil der opstå mere støj-

Forskellen i vejlængden fra højtalerne til iagttageren

Man skal rykke højtaleren en halv bølgelængde baglæns, så forsvinder støjen. Det kan også være 3 halve eller 5, altså et ulige tal, så bølgerne neutraliserer hinanden.

Vejlængdeforsekllen er ½ lamba

Afstanden mellem gitter og væg *Lamba(bølgelængde)=Gitter / afstanden mellem lysprikkerne.

Lamba

Man skal starte med at have fat i gitterkonstanten. Der er 600 streger pr. Milimeter, så er afstanden mellem 2 af dem 1/600 mm.

Vinklen er 23 grader

D= 1/600 mm.

Mm skal omskrives til meter, så man dividerer med 1000

1/600 mm= 0,0000016667 m

Sin (23) = lamba/ 0,0000016667 m

Lamba skal stå alene og derfor ganges over på den anden side.

Lamba= 0,0000016667 m * sin (23)

Lamba= 6,51*10^-7m = 0,000000651

Udbredelseshastigheden:

Strakning/Tid

Varmestrålingen er skyld i farvespektrum.

Farvespektrum:

Fundamentet for at udlede gitterligningen er at Lys er bølger. Dog sagde Einstein at man skulle betragte lys som partikler nogen gange. Fotoner er partiklerne.

Når lys giver energi bort skal de opfattes som partikler. Dog kan energi kun gives i bestemte portioner (kvanter). Et eksempel er laserlys. Fortoner er kvanterne. Portionerne er bestemte bunder. De kan ikke arbejde sammen. Energien udveksles en for en.

De er stor forskel på gaslampe og glødepære

Gaslampe: Linjespektrum -> Stoffernes fingeraftryk

Glødepære: Kan finde temperaturen.

Hvor meget er energien af en foton??

Der er to måder at finde et foton på. Man tager frekvensen og lamba af hvis man opfattede lyset som bølger.

Hvis man kender frekvensen:

E_fon= h*f

Hvis man kender lamba:

E_fon= h* c/lamba

E_fon: En foton

H: Plancks konstant: h: 6,63*10^-34J*S

c= 3,0*10⁸m/s

f= frekvens.

EKSEMPEL

Rødt laserlys har bølgelængden: 632,8 nm.

BEREGN fotonenergien

Man skal omregne nanometerne til meter først.

Man skal rykke kommaet 9 gange til venstre for at omregne nanometer til meter. Man kan også sige 632,8^-9 da man skal rykke kommaet 9 gange til venstre.

6,63*10^-34* 3,0*10⁸m/s / (6,328*10^-7m)

E_foton= 3,15 * 10¹⁹ J

Nu skal man omregne enheden fra joule til elektronvolt.

1 elektronvolt= 1,602*10^-19Joule

3m15*10^-19 joule / 1,602*10¹⁹Joule/eV

eV: elektronvolt

OPGAVE TID

Opg 504

E=h*c/lamba

Find bølgelængden, hvor vi kender frekvensen.

Opg 505

Beregn fotonenergien af lys med bølgelængden 449 nm.

Først skal man omregne nanometeren til meter ved at rykke kommaet 9 gange til venstre så det bliver: 0,000000449

E_foton= 6,63*10^-34*3,0*10⁸/0,000000449

E_foton= 4,43 * 10^-18

Nu skal resultatet omregnes til eV (elektronvolt)

3,15*10^-19/1,602*10^-19J/eV

1 elektronvolt= 1,602*10^-19Joule

Kort bølgelængde er høj energi.

Lav energi betyder lang bølgelænge.

For at finde energien for et foton skal man dividerer med lamba (bølgelængde) i formlen for at finde Efoton.

Gitterformlen

Sin fi 1= n* lamba/ d

Jo større vinklen (n) er jo større er Sin fi.

Hydrogen atomet

Elektronerne vil helst være i inderste skal (skal nummer1 ) energien afhænger af hvilken skal elektronen sidder i.

Man kan eksiterer elektronet (flytte elektronet) ved at indsætte et proton i atomet.

Energiniveauer i Hydrogen:

Jo mere negativ energi, jo stærkere er elektronen bundet til kernen, og denne tilstand kan den godt lide. Jo stærkere den er bundet (jo tættere den er) jo mere stabil er den.

Niels Bohr lavede en formel der kan regne energien ud af energiniveauet i frie elektroner.

Den lyder: E_n= h*c*R *1/n²

H: Planks konstaqnt 6,63*10^-34J*S <- enheden

C: 3,0*10⁸m/s <- enheden lysets hastighed i vakum

N er det eneste der ændre sig

Hvis et elektron springer fra en ydre skal til en indre, bliver elektronens energgi der er i overskkud til en foton.

For at finde fotonens energi minusser man den energi elektronen havde først med den energi den har nu. F.eks. et spring fra -0,85 eV til -3,4 eV så minusser man -3,4-0,85= 2,55

For at finde resultatet i joule skal man: 2,55 eV*1,602*10^-19J/eV

E_foton=4,0851*10^-19 =h* c/lamba

For at finde bølgelængden for fotonet skal man efterfølgende: lamba*4,0851*10^-19J=6,63*10^-34*3,0*10⁸m/s

Så isoleres lamba:

Lamba= 6,63*10^-34*3,0*10⁸m/s/4,0851*10^-19J

Lamba= 488 NANOMETER

E_foton= E_m -E_n

Efoton= H*c/lamba

Em og En er energiforskellen fra en skal til en anden skal i atomet. Der snakkes om hydrogen.

Lysspektrumene er forskellige alt efter hvilket stof det er.

Hvad kan vi bruge det til?

Man kan forstå hvordan lyset i en almindelig sparepære er fremkommet.

Man kan finde ud af hvilket stof der udsender lyset, da der ikke er to stoffer der har det samme spektre.

Spekrene er stoffets fingeraftryk og kan bruges til at idenficere de stoffer der udsender lyset.

Arbejdselv-opgaver
opg. 507

Et atom skifter fra tilstand med energien -4,55 eV til -12,2 eV.

Beregn bølgelængden og frekvensen:

FIND BØLGELÆNGDEN

Efoton=h*c/lamba

Først minusser man -12,2 eV med -4,55 eV for at finde Efoton.

Efoton=7,7

Nu skal efoton (7,7) isoleres.

7,7=6,63*10^-34*3,0*10⁸/lamba

7,7 skal omregnes til joule:

Formlen for at regne eV til joule: eV*1,602*10^-19

Efoton i joule er 1,22553*10^-18

Lamba er bølgelængden og det er den ukendte faktor.

Lamba= 6,63*10^-34*3,0*10⁸/1,22553*10^-18

Lamba= 0,000000162

Bølgelængden er: 0,000000162

Find frekvensen:

E_fon= h*f

1,22553*10^-18=6,63*10^-34*frekvensen

F=6,63*10^-34*1,22553

F= 1,85*10⁵ hertz

Opg 509

Hvad er frekvensen for det foton der udsendes fra et hydrogenatom når elektronet springer fra 7 energi-niveu til 2. energi-niveau?

Efoton= En-Em

En=-h*c*R*1/n²

Man skal finde ud af hvad 7 og 2 er i energiniveau. Ved overstående formel. Man sætter 7 og 2 ind på n's plads.

Em= 7

En= 2

Astronomi

Hvordan bereger man afstanden til stjernerne?

For at beregne afstanden til en nær stjerne bruger man parallaksemetoden.

Ved at finde ud af hvor meget stjernen rokker sig, skal man finde phi vinklen.

Der er en retvinklet trekant fra jorden til stjernen. Her skal man bruge Sinus til at regne vinklen phi ud. Vinkel C er jordens indre, Vinklen B er Jordens top. Afsanden fra vinkel C til B er 1 AE (astronomisk enhed.)
Sin phi = Modstående/hypotonusen

Den modstående side er 1 Astronomisk enhed (AE)

Denne metode virker kun på stjerner der er nære.

Phi er meget lille, og svær at måle. Dette er et problem ved parrallakse metoden. Vinklen bliver mindre, jo længere væk stjernerne er. Parallaksen virker kun for de aller nærmeste stjerner, da man er afhængig af vinklen phi, og den er for lille til at beregne for stjerner der ikke er nære.

OPGAVE HVOR LANGT ER DER TIL SIRIUS?

Her er phi 0,001018 º

Der skal bruges sinus til at beregne phi. Phi er også vinkel A.

Vinkel phi = a/c

AE= 149,6*10⁶

d = c

Formlen for d= 149,6 * 10 ⁶/Sin Phi

D=

Sin phi =

REDEGØR FOR DENNE FORMEL

Parallakse metoden

…..

Afstanden til de nærmeste stjerner.

Når man beregner afstanden til de nærmeste stjerner, benytter man sig af at Jorden bevæger sig rundt om Solen 1 gang om året.

Jorden drejer rundt om solen, og det ender i en lille forskydning af synsretningen.

Der dannes en retvinklet trekant fra Solen til Jorden til Stjernen. Afstanden fra Jorden til Stjernen kaldes d, mens afstanden fra Solen til Jorden er 1 Astronomisk Enhed (1 AE) som er 149,6 mio km. Vinklen A i den retvinklet trekant kaldes PHI.

For at beregne vinklen PHI skal vi bruge denne formel:
Sin PHI= 149,6*10⁶km/ d

Eller

D= 149,6*10⁶km/Sin PHI

Siden oldtiden har man målt stjerner i størrelsersklasser.

Der er klasse 1 til 6. klasse 1 er de stjerner der lyser mest, mens klasse 6 er de svageste. Dette var dog en meget subjektiv

Der er to størrelsesklasser:

Den tilsyneladende:

Den Absolutte: Den absolutte størrelsesklasse M er den man observere hvis stjernen befandt sig 10 parsec fra Jorden.

Den tilsyneladende størrelsesklasse lille m er den størrelsklasse den har observeret fra Jorden.

HUBBLES LOV

Universet udvider sig.

Han vidste det, da han kiggede i galaksens spektrum. Spektrets linjer blev forskudt i den langbøljet (den lange del). Dette kaldes rødforskydning.

Der er en sammenhæng mellem hastigheden på galaksen samt størrelsen. V= H*d

H= konstant: 71 km/s MPC.

Hvad kan hubbles lov bruges til?

Man kan finde farten og afstanden til andre galakser.

Det støtter teorien til BIG BANG som en universets udvidelse.

Hastigheden er propotionel med afstanden.

Rødforskydningstallet:
Labspektrum: Lamba 0

Galaksespektrum: Lamba

Z (rødforskydning)= Lamba-Lamba 0/ Lamba 0

UNIVERSETS ALDER

Man kan estimere universets alder

Universets fødsels: Det hele var samlet i 1 punkt.

Hastighed er strækning/tid.

V= d/Tau

Tau=alderen

V= hastigeden

Der er også Hubbles lov: v=H*d

De to formler er lig med hinanden.

d/T =H*d

d=T*H*d

d=T*H*d

d bliver til 1, da man dividerer med d på begge sider.

1= T*H

1/H= T

Så universets alder var 1 divideret med Hubbles constant.

T=1 / 71km/s/MPC

Man skal overføre 71 km/s MEGA PARSEC til KM.

Så det skal om i km.

MPC= 1000000 PC

En megaparsec i km:

1000000*3,086 * 10¹³km= 3,086*10¹⁹KM

T= 1/ 71km^/s /3,086*10¹⁹ = 3, 086*10¹⁹/73

UNIVERSETS ALDER: 4,346*10¹⁷ sekunder.

Man skal have det i år:

Man skal dividere det med hvor mange sekunder der går på et år.

4,346*10¹⁷/365*24*60*60= 1,38*10¹⁰

Tallet omregnes: Kommaet skal flyttes 10 gange, da det er 10 i mente. 13800000000 år

Farver

Der findes 3 grundfarver.

Farvespredning

Sender man hvidt lys igennem et tresidet prisme bliver lyset splittet op i forskellige farvebestandele.

Brydningsindeks

På en skærm bag ved prismet får man afbilledet et spektrum, som viser hvilke farver lysstrålen består af. Dette skyldes at glassets brydningsindeks afjænger af lysets bølgelængede. Hver farve har sit eget brydningsindeks. Brydningsvinklen for den røde farve vil være mindre end brydningsvinklen for den blå. Det røde lys vil altså være tættere på retningen til det oprindelige hvide lys.
NEWTON mente at farver er egenskaber ved lyset selv.

REGNBUEN

Regnbuen er resultatet af farvespredning eller dispersion.

• JET OG SYNSEVNEN

Synsevnen virker ved lys trænger ind i øjet og passerer gennem glasgenemet og rammer nogle lysfølsomme celler bagerst i øjet. Ved justering af pupillens og linsens krumning kan øjet regulere lysmængden der slipper ind. Man kan også fokusere lysstrålen, så et billede bliver skarpt og klart.

Stave & Tappe

Nethinden består af to lysfølsomme celler: Stave og tappe. Der er ca. 125 mio stave og 7 mio. Tappe. Stavene er meget lysfølsomme men kan ikke skelne mellem farverne. Tappe sidder omkring den gule plet og kan skelne mellem farver.

Når vi ser noget dannes der et fokuseret billede af det på nethinden og billedet sanses. Så sendes impulserne gennem synsnerven til hjernen og synsopfattelsen sker.

Der findes 2 slags farveblanding:

Additivt og subtraktivt.

Additivt giver hvid og subtraktivt giver sort.

Subtraktivt farveblanding

Man sætter filtre foran lys. Filtrene tager farverne væk. De filtrerer farverne.

Bland farver med forskellige bølgelængder:

Bølgelængderne (står i nm) 500 nm og 600 nm.