Effekt P = W/t = F·v

Fysik B · STX · B-niveau · Mekanik

⚛️ Effekt P = W/t = F·v

Lydhastighed = bølgehastigheden for trykbølger i medium. Afhænger af medium + temperatur.

• (a) Luft: v ≈ 343 m/s ved 20°C. Formel: v = 331 + 0,6·T (T i °C). Stiger med temperatur. Uafhængig af tryk + frekvens.
• (b) Vand (rent, 20°C): 1.480 m/s.
• (c) Saltvand: ~1.520 m/s.
• (d) Stål: 5.130 m/s.
• (e) Glas: 5.640 m/s.
• (f) Diamant: 12.000 m/s (det højeste!).

Hvorfor lyd er hurtigere i tæt fast stof: stærkere bindinger → større stivhed (modulus) → hurtigere overførsel. v = √(K/ρ), hvor K = bulk-modulus, ρ = densitet.

Echo-eksempel: råb mod væg 100 m væk. Echo høres efter t = 2·100/343 = 0,58 s. Mål t med stopur, beregn v. Doppler-effekten (Christian Doppler 1842) = den tilsyneladende frekvensændring når kilde + observatør har RELATIV hastighed.

Princip: kilden bevæger sig MOD observatør → bølgetoppe presses tættere → kortere λ → højere f. Kilde bevæger sig VÆK → bølgetoppe trækkes ud → længere λ → lavere f.

Formel for lyd: f_observeret = f_kilde·(v_lyd ± v_observatør)/(v_lyd ∓ v_kilde). Tegnregel: brug + i tæller hvis observatør bevæger sig MOD kilde, − i nævner hvis kilde bevæger sig MOD observatør.

Eksempel — ambulance: sirenen 1.000 Hz, ambulance kører mod dig ved 30 m/s, du står stille. f_obs = 1.000·(343+0)/(343-30) = 1.000·343/313 = 1.096 Hz (højere). Når den passerer + kører væk: f_obs = 1.000·343/373 = 919 Hz (lavere). Forskel ~177 Hz — tydelig frekvens-skift.

Doppler for lys (rødforskydning): stjerne fjerner sig fra Jorden → lyset forskydes mod rødt (længere bølgelængde) — bruges til at måle galaksers hastighed væk fra Jorden (Hubbles lov).

Læringsmål

• Anvende Newtons 3 love på konkrete situationer
• Løse kinematik-problemer (jævnt accelereret, frit fald, skrå kast)
• Anvende mekanisk energibevaring (E_k + E_p = konstant)
• Beregne impuls og anvende impulsbevaring ved støt
• Beregne centripetalkraft F_c = mv²/r

Sådan kan du arbejde med emnet

• Beregn effekten af en kraft, der bevæger en genstand med en given hastighed
• Beregn det udførte arbejde over en given tid ud fra en given effekt
• Diskutér, hvordan effekt og energi hænger sammen i et hverdagseksempel som en motor

Eksperiment-forslag

• Mål den effekt en person yder ved at løbe op ad en trappe (mål højde, tid og masse), og beregn P = mgh/t — sammenlign med en cykelrytters wattal.
• Beregn effekten af en motor, der trækker en vogn med konstant kraft F ved hastighed v (P = F·v), og sammenlign med motorens angivne effekt i watt.
• Lav en oversigt over typiske effekter i hverdagen (glødepære, person, bil, vindmølle) og diskuter forskellen på øjeblikkelig effekt og energiforbrug over tid.

Brobygning

Dermed er Mekanik gennemgået. Fysik B's anden store søjle er ELEKTRICITET, som — ligesom gravitationen i mekanikken — bygger på en grundlæggende kraftlov mellem to objekter. Næste kategori er 'Elektricitet', der starter med 'Coulombs lov F = k·q₁q₂/r²'.