Fysiktråden (dina fysikproblem här!)

Permalänk
Medlem

@leffe66:
1. Kolla upp i din formelsamling hur mycket energi som krävs för vatten och koppar att stiga 1 grad, därefter är det bara räkna
2. Bilden du länkat funkar inte då den är på din privata mail men du ska använda bollens massa och räkna hur mycket laddning som krävs för att få den till det läge som visas på bilden gissningsvis.

Visa signatur

"One is always considered mad, when one discovers something that others cannot grasp."
- Ed Wood

Permalänk
Inaktiv

Skönt att äntligen höra från flera fysiker numera att relativistisk massa bara är rent nonsens, har alltid tyckt att det medför stolliga konsekvenser.

Men om jag förstår det som sägs med början 7:10 in i videon här så ökar energin för ett objekt om det roterar, ju snabbare det roterar desto högre energi, vilket känns helt naturligt, men det medför också att gravitationsfältet blir större enligt min lekmannamässiga översättning av vad som sägs.

Betyder det här också att gravitationen blir starkare?
Om gravitationen blir starkare om ett objekt roterar medför det isf. att ett stillastående objekt som ligger nära massan för att bli ett svart hål kan komma att förvandlas till ett svart hål om det börjar rotera?

Permalänk

Hej, behöver lite hjälp med den här uppgiften från mekanikdelen i teknik 1. Måtten är angivna i millimeter. Vet inte riktigt hur jag ska börja. Är de krafterna som söks de horisontella i A/B som stoppar den från att tippa? Tack på förhand!

Permalänk
Medlem

Om man använder en partikelaccelerator och sänder en partikel A i hastigheten 0,9C medurs och en annan partikel B moturs i 0,9C i en bana där de ej kolliderar.

Vad jag har fått lära mig så kan inget färdas snabbare än hastigheten C då dess massa skulle gå mot oändligheten vid hastigheten C.

Frågan blir dock vilken hastighet har partikel A relativt partikel B. Deltat borde ju vara 1,8C?

Permalänk
Medlem
Skrivet av Oscar_E98:

Hej, behöver lite hjälp med den här uppgiften från mekanikdelen i teknik 1. Måtten är angivna i millimeter. Vet inte riktigt hur jag ska börja. Är de krafterna som söks de horisontella i A/B som stoppar den från att tippa? Tack på förhand!

https://i.imgur.com/T54MzQc.jpg

Horisontal reaktionskraft på bägge (det hindrar tippning) och en vertikal reaktionskraft på den nedre.

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

Om man använder en partikelaccelerator och sänder en partikel A i hastigheten 0,9C medurs och en annan partikel B moturs i 0,9C i en bana där de ej kolliderar.

Vad jag har fått lära mig så kan inget färdas snabbare än hastigheten C då dess massa skulle gå mot oändligheten vid hastigheten C.

Frågan blir dock vilken hastighet har partikel A relativt partikel B. Deltat borde ju vara 1,8C?

Din "paradox" nystas upp av begreppet inertialsystem. Snabbsammanfattat är ett inertialsystem för en viss partikel den referensram i vilken partikelns hastighet är 0.

Det är korrekt att för en "stationär" observatör i partikelacceleratorn (ett specifikt inertialsystem) så kommer den relativa hastigheten mellan partiklarna vara 1.8 c, men "relativ hastighet" mätt av en extern observatör är inte av mycket intresse. Ingen partikel kommer var för sig någonsin röra sig snabbare än c i något inertialsystem likväl.

Det relativitetsteorin däremot hävdar är att det i ett inertialsystem inte finns något som rör sig snabbare än c (ska man vara matematiskt petig så är det snarare så att ingen massiv kropp kan nå eller då accelerera förbi c – tachyonen säger hej).

I den stationära observatörens ögon ovan så rör sig partikel A i 0.9 c < c OK och partikel B i 0.9 c < c OK. Om vi går till partikel A:s inertialsystem så skulle "vanlig" galileisk hastighetsaddition ju som du säger ge att partikel B rörde sig i 1.8 c > c inte OK!, men den typen av snäll hastighetsaddition är fel .

Det korrekta (det som stämmer med observationer) är att man behöver använda en mer komplex formel för att addera hastigheter mellan inertialsystem, och stoppar man in våra data där så ser man att partikel B i partikel A:s inertialsystem kommer att röra sig i 0.995 c < c OK. Vi får alltså byta ut en del intuitivt korrekta, men i praktiken inkorrekta, enkla samband mot nya intuitivt inkorrekta, men i praktiken mer korrekta, mer komplicerade samband. Detta leder till tidsdilatation och längdkontraktion och andra lustigheter, men universum har visat sig vara just så lustigt.

I praktiken ger "vanlig" addition och den mer komplicerade varianten ovan samma svar för vardagliga hastigheter, så vi kan med relativt (aha) gott samvete låtsas som att vi lever i en snäll och enkel värld där 1 m/s + 1 m/s = 2 m/s utan fotnoter och behålla våra förenklade läroböcker, men det är bra att veta när man behöver fundera över approximationens giltighet.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem

Vad är gravitation och vad är det för skillnad på gravitation och acceleration?

Skickades från m.sweclockers.com

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

Vad är gravitation och vad är det för skillnad på gravitation och acceleration?

Vad har du för egna funderingar i frågan? Det är svårt att svara på frågan utan att veta mer om hur du själv tänker.


För att börja nysta i det "matematiskt" så har vi ju exempelvis Newtons andra lag:

   F = m ⋅ a

(F kraft, m massa, a acceleration) samt Newtons gravitationslag:

   F = Gm₁ m₂ ∕ r ²

(F kraft, G Newtons gravitationskonstant, m₁ och m₂ kropparnas massor, r kropparnas avstånd) att förhålla oss till. Eliminerar vi kraften F mellan dessa ekvationer så får vi ett direkt samband mellan acceleration och gravitationspåverkan, vilket i någon mån är ett svar på frågan, men säkert inte det du undrar över.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem
Skrivet av phz:

Vad har du för egna funderingar i frågan? Det är svårt att svara på frågan utan att veta mer om hur du själv tänker.


För att börja nysta i det "matematiskt" så har vi ju exempelvis Newtons andra lag:

   F = m ⋅ a

(F kraft, m massa, a acceleration) samt Newtons gravitationslag:

   F = Gm₁ m₂ ∕ r ²

(F kraft, G Newtons gravitationskonstant, m₁ och m₂ kropparnas massor, r kropparnas avstånd) att förhålla oss till. Eliminerar vi kraften F mellan dessa ekvationer så får vi ett direkt samband mellan acceleration och gravitationspåverkan, vilket i någon mån är ett svar på frågan, men säkert inte det du undrar över.

Jag har försökt gräva vidare i och lära mig mer om gravitation, så jag har läst lite om Einsteins relativitetsteori.
Men det väcker fler frågor än svar.
För grundläggande har jag antagit att gravitation är massa som attraherar massa.
Då uppkommer frågan varför påverkar gravitationen även ljus som sägs ha massan noll.
Då har jag fått hänvisning till E=mc^2 för att se samband mellan energi och massa och därför förstå att gravitation påverkar energi och därför således påverkar ljus. Men om ljus har en energi så måste de således ha en massa för skulle jag sätta m=0 så blir ju ekvationen ogiltigt eller ja rättare sagt E=0 om m=0.
Så kan det vara så att ljus saknar en vilomassa men har en massa vid rörelse?

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

Jag har försökt gräva vidare i och lära mig mer om gravitation, så jag har läst lite om Einsteins relativitetsteori.
Men det väcker fler frågor än svar.
För grundläggande har jag antagit att gravitation är massa som attraherar massa.

Där kan man stanna om man vill stanna kvar vid Newtons fysik.

Skrivet av Elektron:

Då uppkommer frågan varför påverkar gravitationen även ljus som sägs ha massan noll.
Då har jag fått hänvisning till E=mc^2 för att se samband mellan energi och massa och därför förstå att gravitation påverkar energi och därför således påverkar ljus. Men om ljus har en energi så måste de således ha en massa för skulle jag sätta m=0 så blir ju ekvationen ogiltigt eller ja rättare sagt E=0 om m=0.
Så kan det vara så att ljus saknar en vilomassa men har en massa vid rörelse?

E = mc² är lite inkomplett, då det är formen som gäller för vilomassa, dvs när man betraktar exempelvis en partikel som "står still" (i mer exakta ord: "inte rör sig i förhållande till valt inertialsystem").

Ska man vara mer generell så är sambandet snarare:

   E = √[ (mc²)² + (pc)² ]

där p är rörelsemängdens storlek. Vi ser att om systemet "står still", dvs rörelsemängden är 0, så får vi just

   E = √[ (mc²)² + (0 ⋅ c)² ] = √[ (mc²)²] = mc²

så vi har inte ändrat den kända formeln. Däremot så ser vi också hur energi kommer från rörelse, så för exempelvis en foton med m = 0 får man

   E = pc

vilket alltså inte nödvändigtvis är 0, så länge inte rörelsemängden p är 0 (vilket den inte är för fotoner).

Som du säger så påverkar gravitationen när man når Einstein i praktiken snarare "energi" än massa. Det är till och med så att gravitationen då ej längre beskrivs som en "kraft" i dess klassiska mening, utan snarare bara ses som en inneboende egenskap i universum där närvaron av energi kröker rumtiden på ett sätt som yttrar sig likt Newtons gravitationskraft i klassiska fall, men också lyckas förutse och förklara långt fler saker.

En notis är att vissa böcker och texter inför begreppet relativistisk massa för att behålla ekvationer som ser mer klassiska ut, men det känns som att det råder någorlunda pedagogisk konsensus kring att detta troligen stjälper mer än det hjälper. Jag har använt begreppet "massa" ovan synonymt med vilomassa.

Om det inte handlar om en kurs i Einsteins relativitetsteorier så duger det gott att konstatera att sanningen inte är så enkel som Newtons formler "egentligen", men att Einsteins metoder kräver en hel hög mer matematik att använda och förstå.


Man kan också nämna att även Newton i sina texter hade spekulationer om att ljus påverkades av gravitationen, även om han inte explicit skrev ut vad hans ekvationer implicerade. Det var det dock andra som gjorde, vilket gav en viss siffra, som vi med astronomiska observationer kunde visa inte riktigt stämde. Använder man Einsteins samband så får man att ljuset borde påverkas en faktor 2 mer än med Newtons metoder, vilket stämde rätt precis med observationer. Dessa tidiga resultat var sprängstoff i dåtidens fysikvärld och ledde snabbt till att det bara var att inse att Einsteins teorier nog hade rätt ordentligt med kött på benen.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem

Varför blidas värme om man leder en ström igenom en sluten krets?

Skickades från m.sweclockers.com

Permalänk
Skrivet av Elektron:

Varför blidas värme om man leder en ström igenom en sluten krets?

Skickades från m.sweclockers.com

Jag kan inte så mycket om el, men jag gör ett försök med att förklara, så får någon rätta mig om jag är ute och cyklar.
En ström består ju av laddade partiklar som rör sig. Laddningarna har alltså en viss rörelseenergi. Om något har rörelseenergi och kolliderar med något, omvandlas dess rörelseenergi till flera energiformer, bl.a. värme. En del av laddningarna stöter alltså på atomerna i kretsen och får dem att röra sig, vilket vi uppfattar som värme.

Permalänk
Medlem

om en foton påverkas av ett gravitationsfält, ger då inte också en foton upphov till ett gravitationsfält?

Permalänk
Skrivet av Elektron:

om en foton påverkas av ett gravitationsfält, ger då inte också en foton upphov till ett gravitationsfält?

Tror detta är mycket komplicerat då det indikerar massa och då får en proton "problem" med att färdas i sin hastighet. Om inte higgs partikel kan påverka en "svängning" typ sträng då kanske massa inte behövs för att påverka en partikel som inte har någon. OBS detta är min teori och jag har ingen utbildning i detta område , men du ställer en mycket intressant fråga och jag hoppas något snille kan förklara detta för oss .

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

om en foton påverkas av ett gravitationsfält, ger då inte också en foton upphov till ett gravitationsfält?

Fotoner påverkas av gravitation, och fotoner har en gravitationell påverkan på andra, ja. Vi behöver återigen generell relativitetsteori för att få detta att gå ihop — det är oundvikligt att hamna där när man pratar fotoner och gravitation, då fotoner är ett så fundamentalt relativistiskt koncept. Det är som sagts några inlägg bak i denna tråd energi snarare än någon klassisk "massa" som ger gravitation, och fotoner är otvivelaktigt energibärare.

Så, nyckelbegreppet är generell relativitetsteori.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem

Har nu suttit x timmar med de här problemen men får inte ut dem så vänder mig till kunniga sweclockers nu (Frustrerad)

Moment är verkligen min akilleshäl har frilagt men får inte till. Vet att de simpla lösningar men inte lätt när det är svårt 😒

Visa signatur

AMD Ryzen 3900X, Gigabyte X570 AORUS ELITE,
G.Skill Flare X 32GB 3200MHz, FOCUS GX 850W, SSD 125 och 500GB, HDD 2tb, Gainward GeForce RTX 4090 Phantom
Laptops:MSI GT73VR 6RE Titan

Permalänk
Skrivet av hellmix:

Har nu suttit x timmar med de här problemen men får inte ut dem så vänder mig till kunniga sweclockers nu (Frustrerad)

https://imgur.com/4iHLQ48

https://imgur.com/WUCOlf7

https://imgur.com/5CulFIO

Moment är verkligen min akilleshäl har frilagt men får inte till. Vet att de simpla lösningar men inte lätt när det är svårt 😒

Bilderna går inte att se??

Edit: Det går tydligen att se bilderna om man trycker på länkarna ovan..

Visa signatur

4770k@4.2 | 16GB | RTX 2060S | PSU 760W

Permalänk
Medlem
Skrivet av kdk_warhead:

Bilderna går inte att se??

Edit: Det går tydligen att se bilderna om man trycker på länkarna ovan..

Vet inte varför de inte visar i forumet men högerklickar man på dem och trycker visa i ny flik så dyker de upp.

Visa signatur

AMD Ryzen 3900X, Gigabyte X570 AORUS ELITE,
G.Skill Flare X 32GB 3200MHz, FOCUS GX 850W, SSD 125 och 500GB, HDD 2tb, Gainward GeForce RTX 4090 Phantom
Laptops:MSI GT73VR 6RE Titan

Permalänk

Svår Uppgift, beräkning av hastighet vid en impuls etc

En tunn, homogen stång med längden 𝐿 och massan 𝑀
kan rotera fritt kring en axel i stångens övre ände.
Stången är ursprungligen i vila och hänger vertikalt. En
partikel med massan 𝑚 och en initial horisontell
hastighet 𝑣⃗0 åt höger kolliderar med stången och fastnar
i den. Partikeln träffar stången på avståndet 𝑥 = 4𝐿⁄5
från rotationsaxeln. Hur stor är farten 𝑣0 om stångens
vinkelutslag efter kollisionen blir 90°?

img]https://imgur.com/a/hjv8kFW[/img

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av philip421:

En tunn, homogen stång med längden 𝐿 och massan 𝑀
kan rotera fritt kring en axel i stångens övre ände.
Stången är ursprungligen i vila och hänger vertikalt. En
partikel med massan 𝑚 och en initial horisontell
hastighet 𝑣⃗0 åt höger kolliderar med stången och fastnar
i den. Partikeln träffar stången på avståndet 𝑥 = 4𝐿⁄5
från rotationsaxeln. Hur stor är farten 𝑣0 om stångens
vinkelutslag efter kollisionen blir 90°?

img]https://imgur.com/a/hjv8kFW[/img

Din bild syns dåligt, men i vilket fall så hade jag noterat tre intressanta tillstånd:

  1. Före kollisionen.

  2. Precis efter kollisionen (utifrån uppgiften kan vi anta att kollisionen sker så snabbt att sammansättningen sker omedelbart).

  3. Ändläget där stången pekar rakt horisontellt.

Börja med att rita en bild för varje tillstånd där du markerar intressanta variabler (L, m, M, v₀, 4L ∕ 5, …).

I kollisionen som tar oss från (1) till (2) så vet vi att rörelsemängden är bevarad (varför?). Skriv upp rörelsemängden före och precis efter kollisionen och utnyttja detta bevarande för att få ett samband.

Mellan (2) och (3) gäller att energin är bevarad (varför?). Skriv upp energin när stången och partikeln är i sitt lägsta läge samt när de står horisontellt och utnyttja energins bevarande för att få ytterligare ett samband.

Ur dessa två samband bör du sedan kunna lösa ut ditt v₀.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem

En fråga angående tidsdilution i Interstellar
*spoilervarning

Jag vet att det är film men jädrigt spännande ämne. I filmen Interstellar motsvarar 1timme på en planet 7år på jorden. Det jag funderar på är: borde inte gravitationsfältet vara så pass kraftfullt att de omedelbart krossas för att ge upphov till en så pass kraftig tidsdilution, och hur kraftfullt är gravitation vid den planeten?

Dold text

Skickades från m.sweclockers.com

Permalänk

@phz: Tack hjälpen, har nu löst uppgiften!

Permalänk
Skrivet av Elektron:

En fråga angående tidsdilution i Interstellar
*spoilervarning

Jag vet att det är film men jädrigt spännande ämne. I filmen Interstellar motsvarar 1timme på en planet 7år på jorden. Det jag funderar på är: borde inte gravitationsfältet vara så pass kraftfullt att de omedelbart krossas för att ge upphov till en så pass kraftig tidsdilution, och hur kraftfullt är gravitation vid den planeten?

Dold text

Skickades från m.sweclockers.com

Oooh, en av mina favoritfilmer! Nu är det inte bara planetens gravitationsfält de befinner sig i utan också det svarta hålets fält, som planeten ligger i omloppsbana kring. Jag är rätt säker på att de nämner i filmen att tyngden på planetens yta är 130% av tyngden på Jorden. Så om du väger 70 kg och tar på dig en blytröja på 21 kg, så vet du hur det känns för Cooper, Brand och Doyle på planetens yta. Man kan ju också undra hur en planet kan ligga i omloppsbana kring ett svart hål och förklaringen är att det är ett roterande svart hål, och inte ett icke-roterande svart hål. Då är det tydligen möjligt, rent teoretiskt.

Fast om planeten inte skulle haft ett svart hål i närheten men ha samma volym som Jorden, hur stor skulle dess massa behöva vara för att ge upphov till en så stark tidsdilatation som i filmen? Efter en snabb beräkning fick jag det till att planetens massa måste i så fall vara ca 5,3 * 10^33 kg, eller 900 miljoner (!) gånger större än Jordens massa, vilket i slutändan ger en gravitation som är nästan 900 miljoner gånger starkare än på Jorden. Om jag tänkt rätt, är svaret på din fråga ett rungande "ja". De skulle plattas till plattare än en pannkaka i en plåtvals.

Permalänk
Medlem

Lite tentaplugg, har kört fast på en uppgift där jag inte förstår mig på lösningen riktigt. Det är en sant eller falsk fråga.

"En relativistisk sköldpadda med rörelseenergin som är dubbelt så stor som viloenergin har hastigheten 0.943c..."

Svaret skall vara sant.

Jag har räknat fram Lorentzfaktorn till y=3 förstår dock inte lösningsförslaget som de har angett

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

Lite tentaplugg, har kört fast på en uppgift där jag inte förstår mig på lösningen riktigt. Det är en sant eller falsk fråga.

"En relativistisk sköldpadda med rörelseenergin som är dubbelt så stor som viloenergin har hastigheten 0.943c..."

Svaret skall vara sant.

Jag har räknat fram Lorentzfaktorn till y=3 förstår dock inte lösningsförslaget som de har angett

Om du har Lorentzfaktorn γ = 3, och Lorentzfaktorn ju definieras som γ = 1 ∕ √(1 − (v ∕ c)²) där v är den sökta hastigheten, så kan du likställa dessa led och få v genom att lösa en ekvation av andra graden.

Möjligen så använder lösningsförslaget de utskrivna uttrycken för relativistisk viloenergi E₀ respektive kinetisk energi E

   E₀ = mc²
   Eₖ = mc² (1 ∕ √(1 − (v ∕ c²)) − 1)

vilket tillsammans med det givna sambandet

   Eₖ = 2 E

kommer ge precis samma andragradsekvation för v ur vilken du kan verifiera huruvida v ≈ 0.943 c. Exakt vad det är med lösningsförslaget du inte förstår är svårt att veta utan att få se detta lösningsförslag.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem
Skrivet av phz:

Om du har Lorentzfaktorn γ = 3, och Lorentzfaktorn ju definieras som γ = 1 ∕ √(1 − (v ∕ c)²) där v är den sökta hastigheten, så kan du likställa dessa led och få v genom att lösa en ekvation av andra graden.

Möjligen så använder lösningsförslaget de utskrivna uttrycken för relativistisk viloenergi E₀ respektive kinetisk energi E

   E₀ = mc²
   Eₖ = mc² (1 ∕ √(1 − (v ∕ c²)) − 1)

vilket tillsammans med det givna sambandet

   Eₖ = 2 E

kommer ge precis samma andragradsekvation för v ur vilken du kan verifiera huruvida v ≈ 0.943 c. Exakt vad det är med lösningsförslaget du inte förstår är svårt att veta utan att få se detta lösningsförslag.

Tack nu har det klarnat lite
Jag kände inte till sambandet nedan

Jag var inte tillräckligt påläst utan jag försökte lösa den genom Ek = (mv^2)/2

Permalänk
Hedersmedlem
Skrivet av Elektron:

Tack nu har det klarnat lite
Jag kände inte till sambandet nedan
https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d5534c5e5b2b4c6a31bbe57975a8bef7c3f85f17
Jag var inte tillräckligt påläst utan jag försökte lösa den genom Ek = (mv^2)/2

I sambandet du länkar så ser vi att de använder både m (för "relativistisk massa") och m₀ (för "vilomassa"). Generellt så skulle jag undvika att blanda in "relativistisk massa" överhuvudtaget, vilket jag också gjorde i mitt tidigare inlägg där jag lät m helt enkelt beteckna vilomassa.

Men ja, att Newtons uttryck för kinetisk energi bara är en approximation som gäller (väldigt) väl vid "låga" hastigheter är en grundpelare i Einsteins relativistiska fysik.

Visa signatur

Nu med kortare användarnamn, men fortfarande bedövande långa inlägg.

Permalänk
Medlem

Har fastnat på en uppgift
Ska beräkna den effekt som genereras i en turbin hos ett vindkraftverk. Givet är: vindhastigheten mot vindkraftverket 13 m/s. Vingspannet 100 m. Turbinens-generator verkningsgrad 32% och lufttemperaturen 10 C

Tycker inte bernoulis utvidgade och impulssambandet ger tillräckligt för att lösa uppgiften. Vad är det jag missar?

Löst!

Visa signatur

#1: Z370N ITX | i7 8700k | GTX 1080 | 32GiB
#2: P8Z77-M pro | i7 3770k | GTX 1050ti | 16GiB

Server: Z370-G | i5 8600T | 64GiB | UnRAID 6.9.2 | 130TB
Smartphone: Samsung Z Flip 5 | Android 13 | Shure SE535