Föreläsning 5, clickers

Transkript

1 Föreläsning 5, clickers

2 Gungbrädan 1 kg 2 kg A. Kommer att tippa åt höger B. Kommer att tippa åt vänster ⱱ C. Väger jämnt

3 I en kastparabel A. är accelerationen störst alldeles efter uppkastet B. är accelerationen störst alldeles innan nedslaget C. är accelerationen överallt lika stor ⱱ

4 Vilken stålkula når golvet först? A. Den vänstra B. Den högra C. De når golvet samtidigt ⱱ

5 Ändring av hastighet v 1 v 2 Hur är - riktad? A. v 2 v 1 B. C. ⱱ

6 Åka karusell Om man flyttar sig längre ut från centrum A. blir accelerationen större, eftersom a = 2 r ⱱ A. blir accelerationen mindre, eftersom a = v 2 /r B. blir accelerationen oförändrad

7 Slut på clickers-delen

8 Cirkulär rörelse (forts.) Viktig tillämpning: planetrörelse. Kepler analyserade observationerna av planeternas rörelse och hittade 3 lagar (som sedan förklarades av Newton): 1. Rörelsen är elliptisk, med Solen i ena brännpunkten. (Specialfall av en ellips: cirkel. Jordens bana är nästan cirkulär, medan de yttre planetbanorna är starkt elliptiska.) Om medelradien är R (=(R 1 +R 2 )/2), och omloppstiden T, så har R K T 3 2 samma värde för alla planeter

9 Gravitationslagen Titta på specialfallet att rörelsen är cirkulär. Vi har sett att accelerationens belopp är a = 2 r, (2p)/T, vilket ger F 2 m( 2p ) r m(2p ) r m(2p ) ma m r T r T r 2 Newton: konstanten K måste vara proportionell även mot den centrala massan M, vilket ger Newtons gravitationslag F G mm 2 r där G kallas Newtons konstant; kan mätas upp mellan två tyngder i laboratoriet, G = 6, Nm 2 /kg 2. 2 K M m

10 Magnetfält Utanför en magnet går flödeslinjerna från nordpol till sydpol. De bildar alltid slutna slingor. (Överkurs: det finns alltså inga magnetiska laddningar, eller monopoler, till skillnad från elektriska laddningar. Varför är det så? Ingen vet, men det finns idéer!)

11 Jordmagnetiska fältet Magneten i jordens inre har sydpolen mot geografiska norr (per definition)

12 Tre viktiga effekter av magnetfält och laddningar 1. När en ström flyter genom en ledare uppstår ett magnetfält kring ledaren. 2. När en ström (eller en laddad partikel) rör sig i ett magnetfält, påverkas den av en kraft vinkelrätt mot strömriktningen (eller partikelns hastighet). 3. Två parallella ledare där strömmen går i samma riktning påverkas av en attraktiv kraft. (Om strömmen går åt motsatt håll i de två ledarna blir kraften repulsiv.)

13 1. Den magnetiska världen är tre-dimensionell Örstedts upptäckt 1820: En strömförande ledare omger sig med magnetfält. Magnetfältet är starkare närmare ledaren.

14 Skruvregeln och tumregeln Träna in någon (eller båda) av dessa regler, så att du kan dem!

15 Strömgenomfluten spole Om spolen ( solenoiden ) har många varv blir magnetfältet mycket gånger starkare!

16 2. En ledare i ett magnetfält påverkas av en kraft Ny viktig regel:

17 Vad bestämmer storleken på kraften? Alltså, F = k I l B. Definition: Om strömmen är 1 A, längden 1 m, så är den magnetiska fältstyrkan 1 Tesla (T) om kraften blir 1 N. Det betyder att k = 1 N/(Am T), alternativt att 1 T = 1 N/(Am) i SI-systemet, och F = I l B. (Finns i formelsamlingen.)

18 Principen för en elmotor Kraften bestäms av den del av magnetfältet som är vinkelrätt mot strömslingan

19 Magnetiskt flöde kring en lång rak ledare Ju starkare ström, desto större magnetfält. Ju längre bort från ledaren, desto svagare fält. Alltså B = k I/a, med (definition av 1 A) k = 2, Tm/A.

20 Kraft mellan två ledare Om I 1 = I 2 = I är kraften F k 2 I l a. Vi kan definiera 1 ampère (1 A) som den ström som ger kraften F = 2, N per meter av ledare när avståndet mellan dem är 1 m.

21 Tre viktiga effekter av magnetfält och laddningar 1. När en ström flyter genom en ledare uppstår ett magnetfält kring ledaren. B(a) a B(a) = k I/a, k = 2, Högerhandsregeln! 2. När en ström (eller en laddad partikel) rör sig i ett magnetfält, påverkas den av en kraft vinkelrätt mot strömriktningen (eller partikelns hastighet). F = I l B Högerhandsregeln! 3. Två parallella ledare där strömmen går i samma riktning påverkas av en attraktiv kraft. (Om strömmen går åt motsatt håll i de två ledarna blir kraften repulsiv.) F 2 I l k k = 2, a

22 Simulering Magnet och elektromagnet Kraft mellan två strömförande ledare