Fysik A Flashcards
Hvad er årsag til centripetalkraften i en cirkelbevægelse?
Fcen er navnet på den kraft, som virker mod centrum. Det kan skyldes flere ting og afhænger af situationen: En snorkraft, q · (v x B)-kraften, tyngdekraften eller en normalkraft.
En mand på 90 kg står på Jorden. Hvad er normalkraften på hans venstre sko?
Manden antages at stå stille. Det betyder i følge N1, at Fres = 0 N. To kræfter virker på manden: Tyngdekraften og normalkraften. Fg + Fn = 0 N.
Fg = – m · g = 90 kg · 10 N/kg = – 0,90 kN.
Der er lige stor normalkraft på venstre og højre fod:
Fn = – Fg / 2 = + 0,45 kN.
Hvad er ladningen for et heliumatom?
q = 2 · q_elektron + 2 · q_proton = 0 C
Hvad er ladningen for en alphapartikel?
q = + 2 · e = +3,2 · 1E-19 C
Hvad er ladningen af en elektron?
q = – e = –1,6 · 1E-19 C
Hvor kraftigt er det stærkeste magnetiske felt, mennesker har skabt?
Omkring B = 100 T (tesla).
Mellem to kapacitorplader er E-feltet 100 kN/C. Afstanden mellem pladerne er 1 mm. Hvad er spændingsfladet mellem pladerne?
E = U / d (“E.U. over danmark”-formlen)
U = E · d = 100000 (N/C) · 0,001 m = 0,1 kV.
Mellem to kapacitorplader er E-feltet 250 N/C. Afstanden mellem pladerne er 2,0 mm. Hvad er spændingsfladet mellem pladerne?
E = U / d (“E.U. over danmark”-formlen)
U = E · d = 250 (N/C) · 0,0020 m = 0,50 V.
Hvordan skrives Lorentzkraften?
F = q · ( E + v x B)
F, E, v og B er vektorer
B-feltlinjer kan tegnes som en cirkel med en prik. Hvad betyder symbolet?
At B-feltet går ud af skærmen / ud af papiret.
B-feltlinjer kan tegnes som en cirkel med et kryds. Hvad betyder symbolet?
At B-feltet går ind i skærmen / ind i papiret.
En elektron bevæger sig mod højre. Magnetfeltet går ud af skærmen. Hvilken retning virker kraften på elektronen?
Opad.
Hvorfor? Ladningen er negativ og Lorentzkraften er:
F = q · ( E + v x B ) = – e · (v x B)
En alpha-partikel bevæger sig mod højre. Magnetfeltlinjerne går mod venstre. Hvilken retning virker kraften på alpha-partiklen?
Kraften er 0 N, fordi v og B er parallelle, så krydsproduktet giver 0 N.
F = q · ( E + v x B ) = + 2 · e · (v x B) = 0 N.
En alpha-partikel bevæger sig mod højre. Magnetfeltlinjerne går ind i skærmen. Hvilken retning virker kraften på partiklen?
Kraften går opad på den positive partikel.
Lorentzkraften giver:
F = q · ( E + v x B ) = + 2 · e · (v x B)
Hvad er definitionen på E-feltet fra en ladning Q ?
E = Fc / q.
Fc er coulombkraften fra ladning Q:
Fc = Kc · q · Q / r²
Hvad er forskellen på E-feltlinjer og B-feltlinjer?
E-feltlinjer angiver kraftens retning på en positiv testladning.
B-feltlinjer angiver den retning en kompasnåls nordpol vil pege.
Hvor ligger Jordens magnetiske nordpol?
Tæt ved den geografiske sydpol. Derfor peget en kompasnåls nordpol mod gen geografiske nordpol.
I et elektriske kredsløb er spændingsforskellen mellem to kapacitorplader 10 kV. Afstanden mellem pladerne er 5 mm. Hvad kan du fortælle om det elektriske felt?
Feltet er homogent, altså ensartet, mellem pladerne.
Feltets styrke er: E = U / d = 10.000 V / 0,005 m
E = 2 MN / m (to meganewton per meter)
I et elektriske kredsløb er spændingsforskellen mellem to kapacitorplader 2400 V. Afstanden mellem pladerne er 3,0 cm. Hvad kan du fortælle om det elektriske felt?
Feltet er homogent, altså ensartet, mellem pladerne.
Feltets styrke er: E = U / d = 2400 V / 0,030 m
E = 80 kN / m (firs kilonewton per meter)
Hvad kan du fortælle om “BIL”-kraften ?
Dette er kraften på leder i et magnetfelt med fluxtæthed B. Lederens længde i B-feltet er L og strømstyrken er I. Vinklen mellem I og B er theta:
F = L I x B = B I L sin(theta)
Hvordan bestemmes magnetfeltets retning i en spole, hvor der løber en strøm, I ?
Gribreglen: “Grib om spolen med højrehånd og hold fingrene i strømmens retning. Magnetfeltets nordpol peger efter tommelfingeren!”
En ledning hænger lodret ned ad i rummet. Strømmen løber opad. Hvad er magnetfeltets retning omkring ledningen?
Grib om ledningen med tommelfingeren i strømmens retning. Magnetfeltlinjerne følger de fire andre fingre.
Hvad skal gælde om Q-værdien, for at en kernehenfald er spontant?
Q-værdien skal være positiv.
Dette er kun tilfældet hvis start-massen er større end slut-massen.
Hvordan udregnes Q-værdien for et kernehenfald?
Q = (m_start - m_slut) · c²
I databogen findes kun atomernes masse for forskellige isotoper. Du skal finde kernemassen for uran-235. Hvad vil du gøre?
Uran er grundstof nummer 92. Derfor har atomet 92 elektroner. Jeg vil derfor tage atommassen for uran-235-atomet og fratrække massen af 92 elektroner.
I databogen findes kun atomernes masse for forskellige isotoper. Du skal finde kernemassen en alpha-partikel. Hvad vil du gøre?
Helium er grundstof nummer 2. Derfor har atomet 2 elektroner. Jeg vil derfor tage atommassen for helium-4-atomet og fratrække massen af 2 elektroner.
Hvordan omregner man fra masseenheden units (u) til SI-enheden, kg?
Der gælder: 1 u = 1,66 · 1E–27 kg
Hvad bruges Avogadros tal til?
Til at omregne fra styk-enheden “mol” til styk.
Avogadros tal er omkring 602 trilliarder (en fantasillion).
Hvordan omregnes fra tidsenheden år til SI-enheden sekunder?
Et år er omkring PI gange ti-i-syvende sekunder:
t = 1,00 år = 3,15 · 1E7 s
Hvad er den kinetiske energi af en riffelkugle med disse parametre:
m = 30 g v = 1000 m/s
Ek = 0,5 · m · v²
Ek = 0,5 · 0,030 kg · (1000 m/s)²
Ek = 0,015 MJ = 15 kJ
Hvad er den kinetiske energi af en håndbold med disse parametre:
m = 500 g v = 20 m/s
Ek = 0,5 · m · v²
Ek = 0,5 · 0,500 kg · (20 m/s)²
Ek = 0,10 kJ
Hvad er ABC for disse tre størrelser?
A = 30000 kJ B = 0,14 T c = 4,2 kJ / (kg · K)
Antal Betydende Cifre:
Arbejde, A: 5
Magnetfelt, B: 2
Specifik varmekapacitet, c: 2
Hvad er ABC for disse tre størrelser?
A = 5,9 J B = 0,000333 mT c = 2,05 kJ / (kg · K)
Antal Betydende Cifre:
Arbejde, A: 2
Magnetfelt, B: 3
Specifik varmekapacitet, c: 3
Hvad er varmeenergi - mikroskopisk set?
Tilfældige bevægelser på atomart plan:
Translation, rotation og vibration.
Hvad siger Bohrs to postulater?
- I et atom findes elektroner i bestemte stationære tilstande.
- Elektroner kan skifte tilstand, men kun hvis de absorberer eller emitterer præcis den rette energi.
Hvad er Balmer-serien?
Det er de bestemte bølgelængder på lys, som udsendes fra et hydrogenatom, ved elektronspring fra n = 3,4,5,… til n = 2. Kun dette lys er synlige for mennesker.
Hvad kan du fortælle om formlen:
E = h · f
Dette er Plancks formel, der fortæller, at fotoners energi er proportional med lysets frekvens, f.
Proportionalitetsfaktoren hedder Plancks konstant, h.
Hvad kan du fortælle om formlen:
E = h · c / lambda
Dette er Plancks formel, der fortæller, at fotoners energi er omvendt proportional med lysets bølgelængde, lambda.
Proportionalitetsfaktoren er Plancks konstant, h, gange lyshastigheden, c.
Hvordan omskrives Plancks formel til denne:
E = h · c / lambda
Isolér f i bølgeformlen og indsæt dette f i P’s formel.
Plancks formel er: E = h · f.
Bølgeformlen for lys skrives: v = c = lambda · f.
Hvad er formlen for potentiel energi i et tyngdefelt?
Epot = – G · M · m / r
Hvad gælder om energien for et objekt, der er bundet til et tyngdefelt?
Den mekaniske energi er negativ:
Emek = Ekin + Epot < 0 J.
Hvad siger Kirchhoffs første lov?
Summen af strømme i et kundepunkt er 0 C/s.
I1 + I2 + I3 + I4 … = 0 C/s.
Strømme ind regnes positive, og strømme ud regnes negative.
Hvad er definitionerne på strømstyrke og spændingsfald?
I = Q / t (ladning der passerer per sekund)
U = E / Q (energi per ladning)
Hvad er definitionen på effekt?
P = E / t (energi som omsættes per tid
Sådan kan formlen også skrives: P = dE / dt
Hvad hedder formlen for elektrisk effekt?
P = U · I
P = (energi per ladning) · (ladning per tid) = energi per tid.
Hvordan tegnes magnetfeltlinjerne omkring en stangmagnet?
B-linjerne går fra nordpolen til sydpolen.
Hvordan tegnet E-feltlinjerne omkring en alpha-partikel?
Partiklen er positiv.
Derfor tegnes feltlinjerne VÆK fra alpha-partiklen.
Hvordan tegnet E-feltlinjerne omkring en elektron?
Partiklen er negativ.
Derfor tegnes feltlinjerne ind mod elektronen.
Hvordan tegnet E-feltlinjerne omkring en uran-kerne?
Partiklen er positiv: Der er 92 protoner i kernen.
Feltlinjerne tegnes væk fra kernen.
Hvordan tegnet E-feltlinjerne omkring et carbonatom?
Der er lige mange elektroner og protoner.
Derfor er E-feltet tæt på 0 N/C.
En fri neutron har en halveringstid på 10 minutter. Du har 100 neutroner til t = 0 s. Hvor mange har du efter 5 minutter?
t = 5 minutter og T = 10 minutter.
Altså er t / T = 0,5.
N = No · (1/2)^(t/T) = 100 · (1/2)^0,5 = 70.
En atomkerne har en halveringstid på 180 minutter. Du har 20000 kerner til t = 0 s. Hvor mange har du efter tre timer?
t = 3 timer og T = 3 timer.
Altså er t / T = 1
N = No · (1/2)^(t/T) = 20000 · (1/2) = 10000; halvdelen!
En atomkerne har en halveringstid på 1,00 minut. Du har 300 kerner til t = 0 s. Hvor mange har du efter 3,00 sekunder?
t = 3 sek. og T = 60 sek.
Altså er t / T = 0,5
N = No · (1/2)^(t/T) = 300 · (1/2)^0,05 = 290.
Hvad siger MFs lov?
M.F. = Michael Faraday
U = -d(B • A) / dt
Street fysik: U R d’(BA)/dt
(U aRe da’ BAd motherfucker!)
(M.F. = Michael Faraday = Motherfucker)
En spole har 200 vindinger.
Arealet af hver vinding er 10 cm^2.
Et magnetfelt føres ind i spolen og dB/dt måles: dB/dt = 10 T/s.
Hvilken spænding induceres i spolen?
U = -d(B • A) / dt
U = -N • a dB/dt
U = -200 • (0,0010 m^2) • 10 T/s = -2,0 V
En solenoide-spole har 1600 vindinger. Arealet af hver vinding er 50 cm^2.
Et magnetfelt føres ind i spolen og dB/dt måles: dB/dt = 8,0 T/s.
Hvilken spænding induceres i spolen?
U = -d(B • A) / dt
U = -N • a dB/dt
U = -1600 • (0,0050 m^2) • 8,0 T/s = -64 V
En solenoide har 60 vindinger. Arealet af hver vinding er a = 100 cm^2.
Et magnetfelt føres ind i spolen og dB/dt måles: dB/dt = 12,0 T/s.
Hvilken spænding induceres i spolen?
U = -d(B • A) / dt
U = -N • a dB/dt
U = -60 • (0,0100 m^2) • 12,0 T/s = -7,2 V
Et kernehenfald har Q-værdien 0,0055 u • c^2.
Hvad kan du sige om henfaldet?
Q-værdien er positiv, så derfor er henfaldet spontant (det kræver ingen tilførsel af energi).
Energien kan omregnes til MeV med 1-faktoren:
1 = 931,5 MeV / (u • c^2)
Radium 226 er en ustabil atomkerne.
Den henfalder via et alpha-henfald til hvilken kerne?
En alpha-partikel er en helium-4-kerne. Den har 2 protoner og 2 neutroner.
Ra-226 –> Rn-222 + He-4
Hvad er forskellen på halveringstid og middellevetid for en radioaktiv atomkerne?
Middellevetiden for en kerne har symbolet tau.
tau = T(1/2) / ln(2)
tau er omkring 44% længere end halveringstiden.
Magnetfeltets styrke i afstanden r omkring en strømførende leder kan beregnes med hvilken formel?
B = μ0 • I / (2 • π • r)
μ0 er vakuum-permeabiliteten.
r er afstanden til lederen.
I er strømstyrken.
Magnetfeltets styrke omkring en strømførende leder eller inden i en spole afhænger af strømstyrken og en karakteristisk afstand.
Hvad er B proportional med?
B er proportional med I, men omvendt proportional med den karakteristiske afstand:
- Afstanden fra en lige leder
- Længden af en solenoide
- RADIUS af en flad spole
- Afstanden mellem de to spoler i en Helmholtz-spole
Hvad er definitionen på BIL-kraften?
Kraften på en strømførende leder i et magnetfelt B er:
F = B • I • L • sin(theta)
Opskriv de to led i Lorentz-kraften
F = q • (E + v x B)
F = q • E + q • v x B
Hvordan fungerer et E-B-hastighedsfilter?
Filteret består af en opladet kapacitor, som giver et homogent E-felt. Vinkelret på E-feltet findes et B-felt.
To kræfter virker på de ladede partikler, der skydes ind i filteret. F1 = q E og F2 = q v x B.
Kun for partikler med en bestemt fart gælder F1 + F2 = 0,0 N. Disse slipper gennem filteret.
Hvordan virker en masse-spektrograf?
En MS benyttes til at måle partiklers masse.
MS består af et hastighedsfilter, der udvælger én bestemt fart for partikler med forskellig masse. Efter filteret findes et magnetfelt. De ladede partikler vil derfor udføre en cirkelbevægelse: Radius er proportional med massen; q, B og v er kendt:
m = q • B • r / v
Kinetisk energi af bold på 500 g med fart 10 m/s ?
E = 0,5 • m • v • v
E = 0,5 • 0,500 • 10 • 10 J = 25 J
Kinetisk energi af riffelkugle på 2 g med fart 1000 m/s ?
E = 0,5 • m • v • v
E = 0,5 • 0,002 • 1000 • 1000 J = 1000 J
Enheden for G, altså gravitationskonstanten?
F = G • m • M / r²
Altså er [G] = N • m² / kg²
Værdien er G = 6,67•10^(–11) N • m² / kg²
G = 0,0000000000667 N • m² / kg².
Enheden for Coulombkonstanten?
F = k • q • Q / r^2
Altså er [k] = N • m^2 / C^2
Værdien er k = 8,99E9 N • m^2 / kg^2
Værdi for vacuumpermeabiliteten?
mu0 = 1,26E-6 T / A^2.
Enheden er tesla per kvadratampere.
Jordens magnetfelts styrke omkring Nord- og Sydpolen?
B = 0,000060 T B = 60 mikrotesla. B = 60 μT.
I Danmark er B = 50 μT.
I hvilken retning peger den lille stangmagnet i et kompas, når man står på den geografiske nordpol?
Kompassets stangmagnet har en nordpol, som peger mod Jordens magnetiske sydpol. Den ligger lidt øst for Canada.
For vinkler under 10° gælder:
sin (a) ≈ …
sin (a) ≈ a
MEN kun når a måles i radianer.
For vinkler under 10° er svaret under 1% forkert!
For vinkler under 10° gælder:
tan (a) ≈ …
tan (a) ≈ a
MEN kun når a måles i radianer.
For vinkler under 10° (0,17 rad) er svaret mindre end 1% forkert.
For små vinkler gælder:
cos (a) ≈ …
cos (a) ≈ 1 - a²/2
MEN kun når a måles i radianer.
For vinkler under 38° er svaret mindre end 1% forkert!
Vinklen 3,14 radianer svarer til … i grader!
π rad = 180°
Vinklen 57,3° er det samme som … radianer!
57,3° = 1,00 rad.
Opskriv Hookes lov for en fjeder med fjederkonstanten, k
F = – k • Δx
Fortegnet er vigtigt her: Det fortæller, at fjederen vil trække i den retning, der fører den tilbage til sin ligevægtstilling.
Hvad handler Lenz’ lov om?
LENZ: “Coils don’t like change!”
Når magnetisk flux, Φ, gennem en spole ændres, induceres spændingsfald ifølge FARADAYs lov: U = -dΦ/dt.
Strømmen i spolen løber ifølge LENZ i den retning, som skaber et magnetfelt i MODSAT retning af den inducerende B-flux.
Hvad er lys, når du skal beskrive det med E- og B-felter?
Lys er udbredelse af energi.
Det er en harmonisk svingning i et E-felt og B-felt, der står vinkelret på hinanden.
Bølgelængden afhænger af lysets energi, dom ifølge PLANCKs ligning er:
E = h • f = h / T = h • c / λ
Wiens forskydningslov… kan du opskrive den og forklare, hvad de to symboler betyder?
Det er “klamt”!
k = λ • T (“klamt”).
λ = k / T = 2,9 • 10^6 / T.
Det er bølgelængden, hvor størstedelen af lyset udsendes fra et sort legeme med temperaturen T.
λ regnes i nanometer og T i kelvin.
Fact: Der bor 2,9 millioner i Wien (inkl. forstæder).
Når man skriver 3,0E8 betyder det 3,0 gange 10 i ottende.
Hvordan skrives 931,5 MeV i elektronvolt, altså uden brug af “mega” foran eV?
931,5 MeV = 931,5E6 eV
eller: 9,315E8 eV.
