Lær fysik
Korte artikler om begreber med links til at prøve idéerne i interaktive simuleringer.
Konceptartikler
Projektilbevægelse forklaret
Når du kaster en bold, sparker en fodbold op i luften, eller affyrer en kanon, er den resulterende bane en af de mest genkendelige former i fysikken: en parabel. Kastebevægelse analyserer dette ved at opdele objektets bevægelse i to fuldstændig uafhængige dele — en konstant vandret hastighed, og en lodret hastighed som tyngdekraften konstant accelererer nedad. Ingen af delene ved noget om den anden; ved at behandle dem hver for sig og derefter sætte resultaterne sammen igen bliver det muligt at forudsige præcis hvor langt et kasteobjekt vil bevæge sig, hvor længe det forbliver i luften, og hvor højt det stiger, udelukkende ved hjælp af grundlæggende kinematik.
Ohms lov og DC-kredsløb
Ethvert kredsløb du bygger — fra en simpel lommelygte til en telefonoplader — hviler på de samme tre størrelser: hvor hårdt batteriet skubber (spænding), hvor meget ladning der som følge heraf strømmer (strøm), og hvor kraftigt komponenterne på vejen modstår denne strøm (modstand). For de ohmske dele, Ohms lov, V = IR, binder disse sammen med en proportionalitet, der er simpel nok til at forudsige kredsløbsadfærd med intet andet end almindelig regning, og den ligger til grund for enhver mere avanceret kredsløbsanalyseteknik, der følger efter — fra serie- og parallelnetværk til de vekselstrømskredsløb, der bruges i rigtig elektronik.
Den fotoelektriske effekt
Bestrål en metaloverflade med lys, og under de rette betingelser vil den slynge elektroner ud — et stædigt underligt resultat, da klassisk fysik forsøgte at forklare det. Nittende århundredes bølgeteori forudsagde, at svagere lys stadig burde udstøde elektroner, blot langsommere, givet nok tid til at opbygge energi. Rigtige eksperimenter viste det modsatte: under en skarp grænsefrekvens producerer ingen mængde intensitet eller ventetid en eneste elektron, mens selv det svageste lys over denne frekvens udstøder elektroner øjeblikkeligt. Einsteins forklaring fra 1905 — at lys selv ankommer i diskrete energipakker, senere kaldt fotoner — løste gåden og blev et af de grundlæggende resultater i kvantemekanikken, hvilket han vandt Nobelprisen i fysik for i 1921.
Stående bølger på en streng
Knips en guitarstreng, blæs hen over åbningen på en flaske, eller ryst et sjippetov med netop den rigtige hastighed, og du vil se det samme fænomen: to bølger, der bevæger sig i modsatte retninger langs det samme medium, interfererer og skaber et mønster, der ser ud til at stå stille i stedet for at bevæge sig. Dette sker, når en bølge reflekteres fra en fast eller fri ende og overlapper med sin egen refleksion — ved de fleste frekvenser er resultatet et rodet virvar, men ved bestemte resonansfrekvenser låser interferensen sig fast i et rent, stillestående mønster af punkter, der aldrig bevæger sig (knuder), og punkter, der svinger mellem maksimal udsvingning (buge). Næsten ethvert musikinstrument, fra strengeinstrumenter til blæseinstrumenter til trommeskind, er afhængigt af netop denne adfærd for at producere en stabil tone.
Opdrift og Arkimedes' princip
Et massivt fragtskib af stål flyder, mens en lille stålmønt synker — samme materiale, vidt forskellige resultater, og forklaringen har intet at gøre med vægt alene. Ethvert objekt, der er nedsænket i en væske, skubber noget af den væske til side, og væsken skubber tilbage med en opadgående kraft, der er præcis lig med vægten af det, den fortrængte — en sammenhæng opdaget for over to tusind år siden af Arkimedes og stadig undervist, uændret, som en af de ældste kvantitative love i fysikken. Om dette opadgående skub er nok til at understøtte objektet, afhænger ikke af dets vægt alene, men af dets form: et skibs skrog fortrænger et enormt volumen vand i forhold til sin vægt, mens en massiv mønt fortrænger meget lidt.