Lær fysikk
Korte begrepsartikler med lenker for å prøve ideene i interaktive simuleringer.
Begrepsartikler
Prosjektilbevegelse forklart
Når du kaster en ball, sparker en fotball til værs, eller avfyrer en kanon, er den resulterende banen en av de mest gjenkjennelige formene i fysikk: en parabel. Prosjektilbevegelse analyserer dette ved å dele objektets bevegelse inn i to helt uavhengige deler — en konstant horisontal hastighet, og en vertikal hastighet som tyngdekraften jevnt akselererer nedover. Ingen av delene vet om den andre; å behandle dem hver for seg og deretter sette resultatene sammen igjen, er det som gjør det mulig å forutsi nøyaktig hvor langt et prosjektil vil reise, hvor lenge det er i luften, og hvor høyt det stiger, ved å bruke ingenting mer enn enkel kinematikk.
Ohms lov og likestrømskretser
Hver krets du bygger — fra en enkel lommelykt til en telefonlader — følger samme grunnleggende regel som knytter sammen tre størrelser: hvor hardt batteriet skyver (spenning), hvor mye ladning som strømmer som følge (strøm), og hvor sterkt komponentene i veien motstår denne strømmen (motstand). Ohms lov, V = IR, knytter disse sammen med en proporsjonalitet enkel nok til å forutsi kretsoppførsel med bare aritmetikk, og den ligger til grunn for enhver mer avansert kretsanalyseteknikk som følger, fra serie- og parallellnettverk til vekselstrømskretsene som brukes i ekte elektronikk.
Den fotoelektriske effekten
Skinn lys på en metallflate, og under de rette betingelsene vil den slenge ut elektroner — et gjenstridig merkelig resultat da klassisk fysikk prøvde å forklare det. Bølgeteorien fra det nittende århundret forutså at svakere lys fortsatt skulle lose ut elektroner, bare tregere, gitt nok tid til å bygge opp energi. Ekte eksperimenter viste det motsatte: under en skarp grensefrekvens gir ingen mengde intensitet eller venting ett eneste elektron, mens selv det svakeste lyset over den frekvensen lose ut elektroner umiddelbart. Einsteins forklaring fra 1905 — at lyset selv ankommer i diskrete energipakker, senere kalt fotoner — løste gåten og ble ett av grunnresultatene i kvantemekanikken, som han vant Nobelprisen i fysikk for i 1921.
Stående bølger på en streng
Plukk en gitarstreng, blås over munnen på en flaske, eller rist en hopptaust med akkurat riktig fart, og du vil se samme fenomen: to bølger som beveger seg i motsatte retninger i samme medium, interfererer og skaper et mønster som ser ut til å stå stille i stedet for å bevege seg. Dette skjer når en bølge reflekteres fra en fast eller fri ende og overlapper med sin egen refleksjon — ved de fleste frekvenser er resultatet et rotete virvar, men ved spesifikke resonansfrekvenser låser interferensen seg til et rent, stasjonært mønster av punkter som aldri beveger seg (knuter) og punkter som svinger mellom maksimalt utsving (buker). Nesten alle musikkinstrumenter, fra strengeinstrumenter til blåseinstrumenter og trommeskinn, er avhengige av nøyaktig denne oppførselen for å produsere en stabil tonehøyde.
Oppdrift og Arkimedes' prinsipp
Et massivt stålskip flyter mens en liten stålmønt synker — samme materiale, helt forskjellige utfall, og forklaringen handler ikke bare om vekt. Ethvert objekt nedsenket i en væske skyver noe av denne væsken til side, og væsken skyver tilbake med en oppadgående kraft nøyaktig lik vekten av det den fortrenger — en sammenheng oppdaget for over to tusen år siden av Arkimedes, og fortsatt undervist, uendret, som en av de eldste kvantitative lovene i fysikken. Om det oppadgående presset er nok til å bære objektet avhenger ikke bare av vekten, men av formen: et skips skrog fortrenger et enormt vannvolum i forhold til vekten, mens en solid mønt fortrenger svært lite.