Fysiktråden (dina fysikproblem här!)

Titta på http://sv.wikipedia.org/wiki/Parallellkoppling
Där ser man att Z för en spole är: Z= jwL
w(omega) = 2pi*f= 2pi*0.5kHz
Därefter är det bara att applicera j-omega-metoden som kan ses på samma sida.

Hoppas det blev rätt nu, lycka till!

Har ni räknat med impedanstriangel? Den lönar sig att kunna iaf.

Du vet att f = 500 Hz, L = 0.02 H, R = 200 ohm

Då kan du räkna spolens induktiva reaktans XL = 2*pi*f*L (2*pi*f betecknas också som omega, w). Den blir 62,8 ohm.

Nu vet du de båda rektangulära komponenterna för totala impedansen, kateterna i din triangel, 200 och 62,8 ohm. Men nu var det en parallellkoppling så tänk på att totala impedansen minskar, ritar du upp en impedanstriangel åt dig så skall du använda inversa värden, annars räknar du som om de vore i serie.

För att räkna totala impedansen kan du t.ex. använda pythagoras sats:

*Flyttat till fysiktråden*

El problem:

Effekten i en rent resistiv trefasugn kan ändras med hjälp av en YD-kopplare. Ugnen har 45 Ω i varje fas. Ugnen
ansluts till ett trefassystem med 230 V fasspänning. Vilken är den högsta effekten som ugnen kan utveckla?

min lösning:
Py=sqrt(3)*(sqrt(3)*230)^2/45

Py=6 kW
Pd=3*Py=3*6*10^3=18.3 kW

Enligt lösningen så skall det bli 10.6 kW, Huvudspänningen multipliceras inte med roten ur 3 när effekten räknas ut utan bara när huvudspänningen räknas fram.

Har facit fel eller är det något jag har missat?

*Flyttat till fysiktråden*

På månen är tyngdaccelerationen bara 1.6m/s^2. Hur högt kan man kasta på månen ifall man kastar ett föremål 14m upp i luften på jorden.
Formler jag vill använda: v=v_0+a*t och s=v_0*t+(a*t^2)/2
v=0m/s
a=-9.82m/s^2
s=14m

Jag förenklar formel ett så jag får fram ekvationen t=-v_0/a
Sedan ersätter jag t i den andra formeln med detta

s=v_0(-v_0/a)+(a(-v_0/a)^2)/2

Efter detta börjar jag få problem, dels hur jag ska förenkla detta, jag har fått hjälp av wolfram men av någon anledning kan jag inte förstå hur de har gjort.
Först kan du väl förenkla den första delen till -v_0^2/a. Den andra kan du få ur parentesen så att det blir a*v_0^2/a^2 vilket blir v_0^2/a. Men då har vi sambandet

v_0^2/a/2-v_0^2/a. Hur kan jag förenkla det?

Kommer antagligen skriva här ganska mycket en vecka framöver, har NP nästa vecka!
Tack på förhand

I facit har de vänt på formeln så att i stället för v_0+at har de v_0-at och samma på den andra formeln, varför har de gjort så?

Det blir bara
   s = (v₀² / a) / 2 − v₀² / a
      = v₀² / (2 a) − v₀² / a
      = −v₀² / (2 a)
Minustecknet kommer från hur du har valt dina referensriktningar; du har ju bakat in ett minus i ditt a.

För att sedan komma vidare så behöver vi tänka på fysiken bakom. Vi kan utnyttja att vi kan hitta v₀ på jorden då vi fått höjden och kan g. Vi kan även g på månen. Fortfarande har vi två obekanta: höjden på månen (som vi är intresserade av), samt utgångshastigheten på månen. Uppgiftens tanke är säkerligen att anta att utgångshastigheten är densamma (kanske snarare "utgångsenergin", men eftersom massan är samma så ger det att utgångshastigheten blir densamma), dvs vi kastar bollen lika "hårt" på båda ställena.

Ställs sambanden på jorden och månen upp så kan vi nu eliminera v₀ och bryta ut höjden på månen.

Man kan notera att du troligen har en formel likt
   v² − v₀² = 2 a s
för konstant acceleration a utskriven i din formelsamling, vilket är en omskrivning av din slutliga formel för s och hade gett svaret mer direkt utan att gå omvägen via uttrycken för v(t) och s(t) bara för att eliminera tidsvariabeln.

Alternativt så kan man lösa uppgiften med energiresonemang. Eftersom utgångshastigheten är densamma på jorden och månen så är den initiala kinetiska energin också densamma*. Denna omvandlas sedan helt till potentiell energi vid vändpunkten. Likställer vi alltså uttrycken för potentiell energi för respektive vändpunkter på månen och jorden så kan vi direkt lösa ut höjden på månen, återigen utan att gå omvägen via tidsvariabeln.

*: Mer grundläggande är att anta att det är den kinetiska energin som är densamma vid kastet, vilket ger att utgångshastigheten är densamma, snarare än tvärtom.

De tänker att a är storleken (utan tecken) på accelerationen (dvs 9.82 m/s² på jorden), och att den är motriktad utgångshastigheten v₀ som de definierar positiv uppåt. Det är naturligt om man tänker mer vektoriellt på saker. Man får definiera riktningar lite som man vill, så länge man är konsekvent och svarar korrekt i slutändan.

Ok! Jag fick fram svaret v_0=2as och helt korrekt så fanns den i min formelsamling... Precis som du säger ska starthastigheten vara densamma på jorden som på månen. Så om jag förstått rätt så spelar det ingen roll ifall det är -at eller +at. Allting handlar bara om vad för referenser du har?

Så länge man är konsekvent och vet vad man definierat som "positivt" och "negativt" så spelar det ingen roll.

Vi kan notera att du valde att definiera g som −9.82 m/s² — man kan också välja att låta g vara +9.82 m/s², men när man skriver in detta i Newtons andra lag så får man hålla tungan rätt i mun gällande vilket tecken man ska ha, beroende på vad man valt som positiv riktning i uppgiften.

Definierar man utgångshastigheten när bollen kastas uppåt som positiv så får att v₀ är positiv och att gravitationsaccelerationen kommer motverka denna hastighet. Har man då definierat g med minustecken så fås hastigheten efter en viss tidpunkt som v₀ + g t, men om man definierat g som positiv (dvs snarare definierat g som storleken på gravitationsaccelerationen) så ges hastigheten av v₀ − g t. De är inte olika "formler", utan bara olika sätt att sätta upp problemet.

Framöver så märker man snabbt att krafter inte alltid är så snälla att de är direkt motriktade så att det räcker med att ge dem ett minustecken eller ej, utan man får börja räkna med vektorer och annat sköj.

Ok, jo jag valde just att definiera g som -9.82m/s^2 eftersom det är en retardation om man kollar på kastet. Men skulle jag skrivit det som en retardation skulle det bli +9.82m/s^2, men accelerationen blir då -9.82m/s^2.

Men om vi tar formeln v-v_0=2as. Hur de då definierat gravitationen som rätt riktning medans utgångshastigheten blir åt det andra hållet? Går det då lika väl att skriva v+v_0=2s(-a)?

Sen hur får man en så bra insikt på fysik som du har? Antar att du läst några kurser men än mig ^^ men hur kan jag lära mig så bra på djupet och verkligen förstå vad de menar med alla enheter? Bara nöta uppgifter? Eller finns det någon bra sida man kan lära sig ifrån?

Vi saknar kvadrater på hastigheterna:
   v² − v₀² = 2 a s
Så ser formeln ut, och det är inte mycket att göra åt. Man får välja en referensriktning i problemet själv. Definierar man positiv rörelse uppåt så måste det gälla för alla ingående delar. Vad den generella formeln säger är att skillnaden mellan kvadraterna av nuvarande och ursprunglig hastighet under konstant acceleration är 2 a s. Det går här inte att byta på minustecknet i vänsterledet, för då pratar man helt plötsligt om en positiv summa av två hastigheter (v lär inte bli imaginär), och det är något annat. Det slutliga tecknet i högerledet efter att ha satt in uppgiftens parametrar beror på åt vilket håll accelerationen i uppgiften är riktad.

Dessa saker låter nog mer förvirrande i skrift än vad de är. Det viktiga är att välja en referensriktning och vara konsekvent, och vara medveten om att variabler så som ett a i sig kan innehålla tecken, vilket säger något om vad som händer.

Det vore ett bedrövligt betyg på landets utbildningar om det inte hjälpte att studera fysik en massa eftergymnasiala år .

Jag tror att mycket handlar om att se saker och ting i många olika områden under lång tid. Att ha läst mer "avancerade" kurser gör också att man lättare direkt ser vad som är kärnan i enkla (relativt sett; första gången man såg dem var de inte nödvändigtvis enkla) uppgifter.

Att lära sig vara noggrann med enheter ligger definitivt inom räckhåll redan på gymnasienivå, och något som lärare bör se till att elever är hela tiden. Man kan inte bara numeriskt addera två termer med olika enhet, och man kan inte skriva likheter med olika enheter på båda sidor (vissa enheter går att omvandla in i varandra genom skalfaktorer, som m/s och km/h, men då beskriver de ju egentligen "samma sak" (samma "storhet"), men skriver någon 5 m + 7 m/s så behöver de gå tillbaka till ritbordet). Att behålla variabler i sina uttryck i stället för att sätta in siffror gör att man hela tiden kan se att "det här är en sträcka, det här är en tid, det här är en acceleration", osv. Det gör saker tydligare.

Men ja, att nöta uppgifter är bra, men också att se till att nöta konstruktivt: inte slarva med hur man skriver sina lösningar, utan skriva ordentligt och motivera egentligen varje steg, även om det aldrig är någon annan som kommer läsa detta. Skriver man "F = m a" så ska man, hur självklart det än må verka vid stunden, skriva att det är Newtons andra lag (det räcker att sätta notisen "N II" eller något för sig själv, så länge det framgår). Inför man en variabel ska man ha en notis om vad det är (figurer är ofta bra). Använder man att en viss storhet är konserverad under förloppet så ska man motivera varför — kan man inte motivera varför så får man läsa teorin igen, och igen, och igen, och igen, och är det fortfarande inte klart så kanske man behöver fråga någon för att komma vidare (eller pausa och försöka igen). Svarar man i newton när enheten frågar om ett tryck och inte en kraft så ska man haja till och leta upp felet (eftersom tryck mäts i pascal som är N/m² så har man troligen missat att dela med en area någonstans — var är arean, och varför?). Det måste inte bli en uppsats av varje uppgift, men varje steg ska vara i någon mån dokumenterat. Är det något man kan vara kortfattad med så är det ren algebra och aritmetik — det är sällan intressant, så länge man gör rätt .

Med ren mängdträning så blir man också effektivare i sina lösningar och kanske framför allt bättre på att minimera slarvfel. Ögonen tittar automatiskt på de bitar som är viktiga och kontrollerar kontinuerligt att man är rätt ute. Där ingår dimensionsanalys av enheter och rimlighetskontroller. På samma sätt som en erfaren murare direkt ser ojämna fogar eller en fönstermontör ser slarvigt ditsatta lister så ser den som räknat fysik länge direkt saker som enhetsfel och skakigt/obefintligt motiverade beräkningar och resonemang.

När jag gjort uppgifter inom ett nytt ämne och oundvikligen begått fel och fastnat upprepade gånger så har jag också skrivit ner mina exakta tankegångar i blocket. Det gör att jag formulerar exakt vad det var som jag fastnade på och att jag ser till att jag förstår detta innan jag går vidare. När man lärt sig mer kan det vara nyttigt att bläddra tillbaka i räknehäftet och läsa dessa kommentarer för att se om man faktiskt tänkte rätt till slut och att sakerna nu är "självklara" (det ska de ju vara om man lärt sig något). Det känner jag var en bra metod för mig.

Sedan så handlar det som sagt också mycket om mängdträning, och över en längre tid. Om man räknat mycket under en tidsperiod och har allt i huvudet samtidigt (typiskt fram tills man lämnar in tentan) och sedan gör något annat ett tag så kanske man tappar spetskunskapen, men hjärnan fortsätter att processa denna kunskap "i bakgrunden". Nästa gång man ser liknande uppgifter så kan saker helt plötsligt se enklare ut; det kan ibland vara så lätt som att sova på saken (själv har jag flera gånger vaknat med ett ryck mitt i natten av att ha kommit på något jag grubblat på tidigare på kvällen ). Ju mer man lär sig, desto fler kopplingar kan man också se, vilket underlättar ytterligare inlärning och gör att enklare problem som man en gång kämpat med kan te sig vansinnigt uppenbara.

Mer kortfattat: lös uppgifter ordentligt och konstruktivt, gå tillbaka och titta på de fel som gjorts för att se till att man förstått och lär sig känna igen vanliga "fällor", och glöm inte att sova ibland.

Okej! Jo jag har helt klart märkt det. Fastnade som sagt på den uppgiften där man kastade ett objekt på månen, sov över saken och tänkte sen att jag skulle lösa den metodiskt och lugnt, vilket fungerade till det mesta!

Jo blir nog en hel del fritidslösa nätter framför mig, hela nästa vecka kommer antagligen gå åt till att göra fysik, men jag ska ta det metodiskt och de viktigaste sakerna jag måste göra på varje uppgift är att dokumentera uppgiften, läsa litteratur ifall jag sitter fast och leta värdefull info både i uppgiften och formelhäfte. Dock stör jag mig på att vissa formler inte finns i formelsamlingen, exempelvis studskoefficienten som jag inte kan hitta. Dock när jag kollar igenom ett gammal NP på Fysik A (Har fysik 1 som är nyare kurs, kanske är lite svårare) så är det bra mycket lättare och "straight forward" frågor än de som ställs i boken. Den svåraste frågan på NP var att man tryckte med en kofot på en spik och skulle räkna ut hur mycket kraft som verkade på spiken. Då använder man bara kraftmomentsformeln vilket jag tyckte var ganska simpelt. Men i boken ska man exempelvis räkna ut friktionstalet mellan däck och mark ifall bilen vill accelerera med 1m/s^2 op en 30 graders backe. Vilket är jag tycker är mer avancerat.

Aja, ska ta det metodiskt och utvecklande vid varje tal!
Tack för hjälpen och trevlig valborg
Alex

Uppdatering
Hej igen! Frågan är följande: Ett tåg åker i 50m/s och du kastar en studsboll mot den med hastigheten 20m/s och det sker en full elastisk krock. Vilken hastighet kommer bollen att ha?
Om vi tar formel för rörelsemängd m_1*v_A1+m_2*v_B1 så kan vi se att bollens enheter är obetydliga, eftersom tåget väger så mycket mera. Eftersom vi då har två okända, v_A2 och v_B2 kan vi konstatera att tåget kommer att åka >50m/s pga. sin stora massa. Kan vi bara då ta att skriva såhär för att räkna ut det. Formel för elastisk krock är följande:

V_A1-V_B1=V_B2-V_A2.
Vi vet V_A1=-20m/s och V_B1=50m/s och jag kan konstatera att hastigheten efter krocken är >50m/s förenklat V_B2=50m/s. Då kommer hastigheten för bollen att bli
-20-50-50=-V_A2,
V_A2=120m/s.

Har kollat facit och det stämmer fast de har gått den krångliga vägen, dock fungerar väl detta bara vi STORA differanser i vikt? Så man behöver egentligen inte gå den jobbiga vägen med ekvationssystem eller annat.

Det är klart vad du menar, men "enheter" är fel ord. Mer korrekt är att säga att "storleksordningen" av bollens rörelsemängd är mycket mindre än tågets. Att bara säga att det är för att tåget väger mer är inte komplett: det beror också på att hastigheterna är jämnstora. Ifall bollen hade vägt en miljondel av vad tåget vägde, men färdats med en hastighet en miljon gånger större än tåget så hade ju saker varit annorlunda.

Tåget kommer efter stöten faktiskt åka < 50 m/s ("mindre än") jämfört med marken, inte > 50 m/s ("större än"), om än det är obetydligt mindre. Du menar nog snarare att tågets hastighet efter stöten kommer vara "≈ 50 m/s" ("ungefär").

Innan använde du små "v" för att beteckna hastighet, nu använder du stora "V". Var konsekvent.

Detta samband gäller som du säger just för fullständigt elastiska stötar.

Som nämndes tidigare så handlar det om skillnaden i rörelsemängd och inte i massa, men ja, det är det antagande de vill att man ska göra. Tågets rörelsemängd kommer relativt sätt ändras väldigt lite under förloppet, och dess massa är konstant, vilket ger att hastigheten också är ~konstant.

Uppgiften ju inte ens har gett exakta massor för studsboll respektive tåg, vilket gör det omöjligt att använda samband som beror på dessa exakta vikter, så ovanstående lösning är den enda rimliga. Det är möjligt att facit ställer upp sambanden för att tydligt visa resonemanget kring som leder till att hastigheten inte kommer ändras nämnvärt, men det är något som man bör kunna anta direkt, om man motiverar det fysikaliskt.

Ett annat sätt att titta på uppgiften är att tänka sig att man färdas med tåget (som lokföraren) och tittar på förloppet utifrån en referensram där tåget "står still" och bollen kommer emot dig med 50 m/s + 20 m/s = 70 m/s. Symmetrin i en fullständigt elastisk stöt ger då att bollen kommer färdas från tågets referensram med 70 m/s efter krocken. Med antagandet att tågets rörelsemängd inte ändras märkbart ger detta för en observatör på marken att bollens hastighet efter att man kompenserar för tågets rörelse blir just 70 m/s + 50 m/s = 120 m/s vilket är samma svar. I många stötförlopp så är det intressant att byta till en referensram där man kan använda någon symmetri för att förenkla saker och ting; vanligen rörelsemängdscentrum, vilket här är ~tågets referensram eftersom dess rörelsemängd trumfar bollens till många ordningar.

Hoppas ni hade en rolig valborg!
Till frågan:
En jeep ska köra upp för en mycket brant backe med lutningen 30 grader. Jeepen väger 1500kg och motorns verkningsgrad är 30%.

a) Hur stor effekt måste bränslet tillföra för att jeepen ska kunna köra upp för backen i 15km/h?

Denna har jag koll på. Eftersom jeepen kör 4.1m/s kan vi bestämma hur mycket i y-led den förflyttar sig per sekund, vilket är 4.2m/s *sin(30)=2.1m/s. Eftersom effekt är energi per sekund och vi bara utvärderar detta under en sekund kommer energimängden bli densamma som effekten.

P=E/t
E=mgv=(1500kg)*(9.82m/s^2)*(2.1m/s) <---- kan väl skrivas mgv eftersom allt sker under en sekund, då borde inte hastighet eller höjd spela någon roll, i båda förflyttas han 2.1m upp. (?)
t=1s <--- behöver inte räknas med

Eftersom bilen behöver denna energi för att förflytta sig men motorn bara har en verkningsgrad på 30% dividerar vi energin med 0.3 för att lösa ut den totala energin som krävs.

P=mgv/n=((1500kg)*(9.82m/s^2)*(2.1m/s))/0.3=103kW

b) Hur stort måste friktionstalet mellan däck och mark vara för att jeepen ska kunna accelerera med 1m/s^2?
Denna har jag problem med. Jag förstår att vi vill använda oss av formlerna F=m*a och F_f=u*F_n.
Jag förstår att vi vill dela in gravitationen i två komposanter, den ena vinkelrät med planet jeepen åker på = normalkraften och den andra friktionskraften. Men här vet jag inte riktigt hur jag ska göra.

Den sista likheten gäller enligt friktionsmodellen precis när vi övergår från statisk (icke-glidning) till kinetisk (glidning) friktion. Det generella sambandet är snarare
   F_f ≤ µ Fₙ   (1)
Uppgiften förenklas genom att de bara frågar efter precis när glidning sker, så att man kan räkna ut fallet när likhet råder, men det kan vara belysande att behålla olikheten till sista steget.

Rita bilen och de krafter som påverkar den: en gravitationskraft, en normalkraft samt en friktionskraft mot vägytan. Notera att friktionskraften här inte är något som bromsar bilens färd, utan det är ju den som gör att vi kan ta oss framåt; däcken "drar" ju bilen upp för backen genom friktionen mot vägytan. Den intressanta friktionskraften blir därmed riktad längs vägen i bilens färdriktning.

Ställ upp Newtons andra lag i vägens riktning samt i riktningen vinkelrät mot denna (kom ihåg att det ska finnas en nettoacceleration i vägens riktning). Tyngdkraften ger bidrag i båda dessa riktningar via komposanter som är bestämda genom vägens lutning, och storleken i sig är känd genom att bilens massa och gravitationsaccelerationen är känd. Detta ger två ekvationer med två obekanta: normalkraft Fₙ och friktionskraft F_f, vilka alltså nu kan lösas ut. Nu ger (1) ett uttryck för en minsta gräns för µ. Sätt till sist in siffrorna från uppgiften i detta uttryck så får du även ett numeriskt svar, men som tjatats om tidigare så är det egentligen uttrycket som innehåller variabler som är det "roliga".

Var fastnar du?

Vill bara säga ett STORT tack till phz för den hjälp han har gett mig i Fy1A. Det gav mig ett FREAKING AAAAAA. Fick A i NP!! :DDD Tack så hemskt mycket för att du lärde mig att kolla noga på enheterna!

Gratulerar, jag skickar faktura .

Men ja, att vara noggrann med enheter kan låta som en parantes, men de säger hela tiden något om fysiken, så om man tänker på dem under sina lösningar så tänker man ofrånkomligt även samtidigt på vad man faktiskt gör, vilket förenklar inlärning. Tre korta budord med tillägg för att lösa uppgifter:

• Motivera använda lagar och samband — våga skriva tankegången i ord, om det inte är alldeles bländande uppenbart vad som görs; om exempelvis en viss storhet är bevarad så skriv varför.

• Var noggrann med enheter — kontrollera löpande att det stämmer; det är bättre att märka halvvägs in i beräkningen att man är snett ute än att se det efter att ha räknat ytterligare en sida.

• Behåll variabler så länge som möjligt i stället för att sätta in siffror — ifall uppgiften säger "stenen väger 10 kg", så inför direkt en egen variabel så som "m = 10 kg" (och säg vad den betecknar), och sedan ska det bara stå m ända fram till ett absolut sista numeriskt svar, om de ens frågar efter ett sådant.

Dessa budord gäller i "Fysik A" så väl som i alla senare kurser. Grundprinciperna är också användbara för all inlärning och logik, om än de kan formuleras annorlunda beroende på sammanhang.

I första delen har du gjort ett enkelt slarvfel. Ett tips är att utföra så mycket algebraiska beräkningar som möjligt på formler innan du stoppar in siffror. Då är det mycket lättare att se var du gör fel och det går snabbare att skriva.

P = F/A => (F/A)*A = P*A => F = P*A

Sen slarvar du hej vilt med enheter. Trycket mäts här i pascal som betecknas med Pa, inte bara P. Du har ingen enhet alls på arean men jag gissar att det ska vara kvadratmeter med det går inte att utläsa av det du skrivit. Sånt kan verkar petigt först men blir snabbt väldigt viktigt när beräkningarna blir lite större eller mer avancerade. I verkligheten är sällan enheterna snälla och tillrättalagda heller utan du måste själv konvertera mellan vilt skilda enheter. Helt plötsligt står du där med trycket i PSI eller torr och arean i kvadratmillimeter och ska räkna ut en kraft i newton. Då måste du ha koll på enheterna i alla steg.

Vad du gör i andra försöket förstår jag inte alls. Är det storheten ström som normalt betecknas I och som har enheter ampere (A) som du blandar in i det hela helt plötsligt? I så fall skulle enheten på det du räknar ut bli (kg A)/(m s^2) som inte är samma sak som effekt. De frågar ju efter en kraft och inte efter en effekt.

Ja i andra försöket lyckades du av ren slump får rätt siffror men svaret är helt uppåt väggarna fel. Personligen tycker jag att din lärare gjorde fel om han gav dig rätt på det för du har inte gjort rätt. Att få rätt siffra i slutet är inte samma sak som att man gjort rätt på uppgiften.

Du gjorde ett väldigt grundläggande algebraiskt slarvfel. Om du inte ser över och inser var du gjorde fel så kommer all matte över mellanstadiet bli väldigt väldigt svår.

*Flyttat till fysiktråden*