Fysik begrepp Flashcards
(52 cards)
Fast form
Molekylerna i fasta ämnen är tätt packade och vibrerar kring sina positioner. Detta ger fasta ämnen en definierad form och volym.
Exempel: Is, järn, sten.
Flytande form
I vätskor är molekylerna fortfarande nära varandra, men de kan röra sig förbi
varandra. Detta gör att vätskor har definierad volym men inte form, utan intar formen på sin behållare.
Exempel: Vatten, olja, kvicksilver.
Gas form
Molekylerna i gaser är långt ifrån varandra och rör sig snabbt i alla riktningar. Gaser har varken definierad form eller volym, utan expanderar för att fylla hela behållaren de är i.
Exempel: Luft, syre, koldioxid.
Temperatur
Temperatur är ett mått på den genomsnittliga energin hos partiklarna i ett ämne. Ju högre temperatur, desto snabbare rör sig partiklarna.
Detta påverkar ämnets fysiska egenskaper, som dess tillstånd (fast, flytande, gasformigt) och dess förmåga att överföra
värme.Temperatur kan mätas med hjälp av olika skalor.
Exempel: Celsius (°C), Kelvin (K) och Fahrenheit (°F). I Celsius-skalan är 0 grader den punkt
Kondensering
Den process där en gas övergår till vätskeform när den kyls ned. Detta sker
när gaspartiklarna förlorar tillräckligt med energi (vanligtvis i form av värme) så att de inte längre kan hålla sig åtskilda i gasform. Istället rör de sig långsammare och binder sig samman för att bilda vätska.
Exempel: När vattenånga i luften kyls av och bildar vattendroppar. Detta kan man observera
som dagg på gräs eller kondens på ett kallt glas.
Tekniska system, som kylskåp och luftkonditionering, där gaser kyls och omvandlas till vätskor för att transportera bort värme.
Avdunstning
Den process där ett ämne övergår från vätskeform till gasform. Detta sker när
molekyler i vätskan får tillräckligt med energi för att bryta sig loss från vätskans yta och gå över i gasform.
Avdunstning sker vid alla temperaturer (inte bara vid kokpunkten) och den sker vid vätskans yta, där partiklarna har möjlighet att fly från vätskan och bli till gas. Avdunstning sker alltså även vid lägre temperaturer, så länge vätskans molekyler har tillräckligt med rörelseenergi för att övervinna de krafter som håller dem i vätskan. Denna
långsammare process påverkas av faktorer som t.ex. omgivande temperatur.
Exempel: När en liten mängd vatten spills på ett varmt golv eller på huden, avdunstar vattnet långsamt till gasform. Ju varmare ytan är, desto snabbare avdunstar vattnet. När du svettas, avdunstar vattnet från din hud. Denna process hjälper till att kyla ner kroppen eftersom den värmeenergi som krävs för att omvandla svetten till ånga tas från din kropp.
När kläder hänger ute och torkar avdunstar vattnet i tyget till gasform och gör kläderna torra.
Kokpunkt
Den temperatur vid vilken en vätska övergår från vätskeform till gasform. För att förstå kokpunkten kan vi tänka på det som den temperatur vid vilken vätskans molekyler får tillräckligt med energi för att bryta de intermolekylära bindningarna som håller dem samman i vätskeform, vilket gör att de kan röra sig fritt som gasmolekyler.
Tryck: Kokpunkten beror starkt på det omgivande trycket. Om trycket ökar (som när man använder en tryckkokare), kan kokpunkten för en vätska stiga. Motsatt, vid lägre tryck (som på hög höjd) sänks kokpunkten.
Ämnet: Olika ämnen har olika kokpunkter beroende på deras molekylära egenskaper och de krafter som håller ihop deras molekyler.
Exempel: Kokpunkten för vatten 100°C , vid denna temperatur börjar vatten förvandlas till ånga.
Fryspunkt
Den temperatur vid vilken ett ämne övergår från vätskeform till fast form (fryst) Vid fryspunkten är molekylerna i vätskan så långsamma att de börjar ordna sig i ett fast,
regelbundet mönster och bildar en kristallstruktur, vilket resulterar i att vätskan blir fast.
Tryck: Fryspunkten kan variera med förändringar i tryck. Om trycket minskar (som på hög höjd) kan fryspunkten sänkas, medan ett högre tryck kan höja fryspunkten.
Ämnet: Olika ämnen har olika fryspunkter beroende på deras molekylära struktur och de krafter som verkar mellan molekylerna. Ju starkare de intermolekylära krafterna är, desto högre fryspunkt har ämnet.
Exempel: Fryspunkten för vatten är 0°C vid normalt atmosfärstryck. Detta innebär att vid denna temperatur börjar vatten frysa och bli till is.
Absoluta nollpunkten
Den temperatur där ett ämnes molekyler har så lite energi att de inte längre rör sig, vilket gör att ämnet inte kan vara i någon annan form än fast (i praktiken en teoretisk punkt). Denna temperatur motsvarar den absoluta nollpunkten, som är 0 K (Kelvin) eller −273,15°C. Vid 0 K (den absoluta nollpunkten) har molekyler och atomer minimal rörelse, och därmed kan de inte övergå till gasform eller vätskeform. I teorin skulle all materia vid denna temperatur vara i en fast form, men den absoluta nollpunkten är inte uppnåelig i praktiken. I denna punkt är alla rörelser på molekylär nivå så långsamma att termisk energi inte längre existerar i systemet.
Ljudvågor
är vibrationer som sprider sig genom ett medium, såsom luft, vatten eller fasta
ämnen, och som vi uppfattar som ljud. Dessa vågor är en form av mekanisk energi
(rörelseenergi + lägesenergi) och överförs genom att molekylerna i mediet rör sig fram och
tillbaka i samma riktning som ljudvågens rörelse.
Ljud är en form av energi, men när ljudvågor rör sig genom ett medium, omvandlas en del av
energin till värme på grund av friktion mellan molekylerna i mediet. Det innebär att ljud inte
"försvinner", men det sprids ut och omvandlas till andra energiformer tills det inte längre är
hörbart.
I luft sprids ljudvågor med en hastighet på cirka 343 meter per sekund. Hastigheten kan
variera beroende på faktorer som temperatur och luftens densitet (”tunnare luft” vid högre
temperatur och om man befinner sig på högre höjd).
I vatten sprids ljudvågor snabbare än i luft, ungefär 1 484 meter per sekund.
I fasta ämnen som metall eller trä sprids ljudvågor ännu snabbare än i vätskor och gaser,
eftersom partiklarna i fasta ämnen är tätare och kan överföra vibrationerna mer effektivt.
Ljudspektrumet
beskriver de olika frekvenser av ljudvågor som finns i ett ljud, och det
omfattar hela det område av ljudfrekvenser som vi kan höra samt de som ligger utanför vårt
hörselområde. Ljudspektrumet kan delas upp i olika kategorier beroende på frekvens, och det
är en viktig del av akustiken och ljudteknik.
För människor ligger det hörbara ljudets frekvensområde mellan 20 Hz (låga
frekvenser=basljud) och 20 000 Hz (höga frekvenser=diskantljud = överstämma). Ljudvågor
utanför detta område kan inte höras av människor.
Eko
är ett fenomen där ljud reflekteras tillbaka till sin källa efter att ha träffat en yta eller
hinder, vilket gör att vi hör ljudet igen. Detta sker när ljudvågor stöter på en yta som är
tillräckligt stor och fast för att reflektera ljudet snarare än att absorbera det.
När du ropar, skapas ljudvågor som sprider sig genom luften.
Reflektion: Om ljudvågorna träffar en yta, reflekteras de tillbaka mot ljudets källa. Ekot är
starkare när ljudet träffar hårda, fasta ytor (som berg, väggar eller byggnader) eftersom dessa
ytor reflekterar ljudet bättre än mjukare ytor (som gräs eller tyg).
Fördröjning: Eftersom ljudvågorna måste resa fram till ytan och sedan tillbaka, kan det ta en
viss tid innan du hör ekot. Tidsfördröjningen beror på avståndet mellan källan och den
reflekterande ytan. Ju längre bort reflekterande ytan är, desto längre tid tar det för ljudvågorna
att återvända, och desto tydligare blir ekot.
Arbete
Är den energi som överförs när en kraft används på ett objekt och får det att röra sig i
en viss riktning. Arbete beräknas som produkten av kraften och den väg objektet förflyttas i
kraftens riktning.
Vridmoment
hur en kraft får ett objekt att rotera runt en punkt eller en axel. Vridmomentet
beror på både storleken av kraften och avståndet från rotationspunkten (kallat
"momentarmen").
Samband mellan arbete och vridmoment
Både arbete och vridmoment handlar om energiöverföring, men de gäller olika typer av
rörelse:
Arbete: När ett objekt flyttas linjärt i kraftens riktning.
Vridmoment: När ett objekt roterar runt en axel eller en punkt.
Exempel på vridmoment:
Nyckel och dörr: När du vrider på ett dörrhandtag (eller använder en nyckel), applicerar du ett
vridmoment på dörren. Att öppna en dörr; ju längre bort från dörrens gångjärn du håller,
desto större vridmoment genererar du, vilket gör det lättare att öppna dörren.
Hävstång
är ett enkelt mekaniskt verktyg som används för att förstärka en kraft och
underlätta arbetet genom att utnyttja ett vridmoment. Principen för en hävstång bygger på att
man använder en styv balk eller stav som är fäst vid en fast punkt/vridpunkt). När man
använder en kraft på ena sidan av hävstången, och beroende på hur långt från vridpunkten
man applicerar kraften, kan man få ett större eller mindre vridmoment.
En hävstång fungerar enligt vridmomentets princip, som säger att ett vridmoment är
produkten av kraften och avståndet från kraften till vridpunkten (momentarmen):
Exempel;
Hävstång (vridpunkt i mitten): En balansvåg, gungbräda.
Spett: När man lyfter upp ett tungt föremål, till exempel en sten, med ett spett. Kraften som du
applicerar på den ena änden av spettet ger ett vridmoment som lyfter stenen på den andra
sidan.
Pincett eller tång: När du använder en tång, till exempel för att böja något eller hålla fast
något, är det en hävstång där du applicerar en kraft.
Däckjärn: För att byta däck på en bil använder du ett däckjärn som fungerar som en hävstång
för att skapa ett större vridmoment, vilket gör det lättare att lossa däckmuttrarna.
Hävarm
är den styva balken eller armen som används i en hävstång för att överföra kraften
och skapa vridmoment. Hävarmens längd (momentarmen) är avgörande för hur stor kraft som
krävs för att lyfta eller flytta ett objekt. Ju längre hävarm, desto mindre kraft behövs för att
åstadkomma samma rörelse eller lyft. Exempel: spett för att lyfta en tung sten
Tyngdkraft
(eller gravitationskraften) är den kraft som drar ett objekt mot jordens yta. På
jorden är tyngdkraften den kraft som får föremål att falla mot marken när de inte hålls uppe av
något. Det är en av de fyra grundläggande krafterna i naturen och är ansvarig för att ge objekt
deras vikt.
Gravitation
är den grundläggande kraften som drar alla objekt med massa mot varandra. På
jorden är det den kraft som får föremål att falla mot marken, men gravitation verkar även
mellan alla massiva objekt i universum. Gravitationskraften minskar med avståndet.
(De fyra fundamentala krafterna i fysiken är gravitation, elektromagnetisk kraft, stark
kärnkraft och svag kärnkraft).
Den första vetenskapliga beskrivningen av gravitation gavs av Isaac Newton på 1600-talet.
Hans gravitationslag beskriver hur gravitationen verkar mellan två massiva objekt, där N är
enheten för kraft (Newton).
Dragningskraft
är ett vanligt begrepp som ofta används för att beskriva den kraft som drar ett
objekt mot ett annat, och det är nära kopplat till begreppet gravitation. I fysikens sammanhang
är dragningskraft i huvudsak samma sak som gravitationell kraft när vi talar om massiva
objekt, men det används även för att beskriva andra typer av attraktiva krafter.
Normalkraft
verkar på ett objekt när det vilar eller rör sig längs en yta, den kraft som en yta
utövar på ett objekt för att motverka objektets tyngd (gravitation). Normalkraften verkar alltid
vinkelrätt mot ytan där objektet vilar eller rör sig.
Normalkraften hindrar ett objekt från att tränga igenom den yta som det vilar på. Den
balanserar tyngdkraften (dragningskraften) och andra krafter som kan verka på objektet.
På en horisontell yta, där inget extra vertikalt kraftmoment påverkar objektet, är
normalkraften exakt lika stor som tyngdkraften.
När lutningen ökar minskar normalkraften.
Om ett objekt är placerat på en vertikal yta, till exempel en vägg, så kommer normalkraften
att verka horisontellt.
Normalkraft är den kraft som en yta utövar på ett objekt för att hindra det från att tränga
igenom ytan.
På en horisontell yta är normalkraften lika stor som objektets tyngd/som tyngdkraften.
På en lutande yta minskar normalkraften och är beroende av lutningens vinkel. Här är
normalkraften mindre än tyngdkraften eftersom lutningen minskar den vinkelräta
komponenten av tyngdkraften.
Normalkraften är också en faktor i friktionskraften, eftersom ju större normalkraften är, desto
större friktion kan uppstå mellan ytorna.
Friktion
är en kraft som motverkar rörelsen mellan två ytor som är i kontakt med varandra.
Den uppstår när ett objekt försöker glida eller rulla över en annan yta och är en av de mest
fundamentala krafterna som påverkar vardagliga rörelser. Friktion gör att objekt stannar när
ingen annan kraft verkar på dem, och den är avgörande för att till exempel få bilar att stanna,
förhindra att vi glider på golvet eller göra det möjligt att gå utan att halka.
Luftmotstånd
(eller luftfriktion) är en kraft som verkar mot ett objekt när det rör sig genom
luften. Det är en form av friktion som uppstår mellan objektet och luftpartiklarna, och det
motverkar objektets rörelse genom luften. Luftmotståndet kan påverka allt från fallande
föremål till flygplan, bilar och sportutrustning.
När ett objekt rör sig genom luften, kolliderar luftmolekyler med objektets yta, vilket skapar
en motkraft som bromsar objektet.
Ju högre hastighet ett objekt har, desto större blir luftmotståndet pga fler kollisioner mellan
luftmolekyler och objektet. Luftmotståndet ökar snabbt med ökad hastigheten.
Elastisk
är ett begrepp som används för att beskriva ett materials förmåga att återgå till sin
ursprungliga form efter att det har deformerats av en yttre kraft. När ett elastiskt material
utsätts för en kraft, förändras dess form eller storlek (t.ex. det kan sträckas eller
komprimeras), men så länge den elastiska gränsen inte överskrids, kommer materialet att
återta sin ursprungliga form när kraften tas bort.
Tröghetslagen, eller Newtons första lag
är en av de mest fundamentala principerna inom
klassisk mekanik. Den förklarar att ett objekt kommer att förbli i sitt nuvarande tillstånd
(antingen vila eller rörelse med konstant hastighet) om inte en yttre kraft påverkar det.
Tröghet är objektets motstånd mot förändring i rörelse, och den beror på objektets massa.
Lagen är grundläggande för att förstå hur rörelse och krafter fungerar i världen omkring oss.
Lagen säger att: "Ett objekt i vila förblir i vila, och ett objekt i rörelse förblir i rörelse
med konstant hastighet, så länge ingen yttre kraft verkar på det."
Det innebär att ett objekt inte kommer att förändra sin rörelse (det vill säga sin hastighet eller
riktning) om ingen kraft påverkar det. Om ett objekt är stilla, kommer det att förbli stilla, och
om det är i rörelse, kommer det att fortsätta röra sig med samma hastighet och i samma
riktning, så länge ingen annan kraft, som friktion eller gravitation, påverkar det.
Tröghet är egenskapen hos ett objekt att motstå förändringar i sin rörelse. Ju större massa ett
objekt har, desto större tröghet har det, vilket innebär att det krävs en större kraft för att
förändra objektets rörelse/ändra dess hastighet.
Exempel: Om du skjuter en liten boll på golvet, kommer den att börja röra sig, men om du
försöker skjuta en stor, tung boll, kommer du att märka att det krävs mycket mer kraft för att
få den att börja röra på sig eller att stoppa den. Detta beror på att den stora bollen har större
massa och därmed större tröghet.
Exempel på Newtons första lag
Objekt i vila: Tänk dig att du har en bok på ett bord. Om ingen kraft verkar på boken, kommer
den att förbli stilla.
Objekt i rörelse: Om du rullar en boll på ett friktionsfritt golv, kommer bollen att fortsätta
rulla i samma riktning med samma hastighet, tills någon kraft (t.ex. friktion eller en vägg)
stoppar den.
