Orkan Glósur úr 1. - 5. kafla

Bls. 6-7 - Eðli Orkunnar

• Orku má skilgreina sem hæfileika til þess að framkvæma vinnu
  - kraftur x vegalengd = vinna
• Það er bæði hægt að nota & taka til sín orku.
  - Þegar keiluspilari kastar kúlu notar hann orku en kúlan tekur til sín orku frá spilaranum. Svo gefur kúlan orku til keilnanna þegar hún rekst á þær og þær nota þá orku og detta.
• Til eru 6 myndir orku: Hreyfiorka, Stöðuorka, Varmaorka, Efnaorka,Rafsegulorka & Kjarnaorka.
• Hreyfiorka
  - er orka sem stafar af hreyfingu hlutar. Allt á hreyfingu býr yfir hreyfiorku
• Stöðuorka
  - Skiptist í Fajurstöðuorku & Þyngdarstöðuorku
  - Þyngdarstöðuorka ræðst af því einu hvar hlutur er stðsettur. Hlutur hátt uppi býr yfir meiri orku en jafnþungur hlutur neðar.
  - Fjaðurstöðuorka er þegar fjaðrandi efni er spennt s.s. Gormur eða bogi
• Varmaorka
  - Varmaorka er orkan sem hreyfing sameinda býr til. Þegar sameindir hreyfast meira við hita en hreyfast minna við kulda
• Efnaorka
  - Efnaorka er í orkuríkum sameindum & losnar við bruna
• Rafsegulorka
  - er rafhleðslur á hreyfingu. t.d. raforka, rafsegulbylgjur & ljós
• Kjarnaorka
  - samþjappaðasta orka sem vitað er um og er í kjarna frumeindar. Losnar þegar kjarnar renna saman eða þegar kjarni klofnar en hún losnar sem Varmaorka & Stöðuorka

bls. 15-19 - Mælingar í Vísindum

• Sameiginlegt mælingarkerfi í vísindum er metrakerfið
  - metrakerfið er hluti SI kerfisin (Le Systéme International d'Unités)
  - metrakefið er tugakerfi & byggist á grunntölunni 10
  - forskeyti metrakerfisins eru: kíló-, hektó-, deka-, desí-, centí-, milli-
  - Einnig eru til 3 önnur minna notuð en það er míkró-, nanó- & Ångström
  - milli = 1/1000
  - centi = 1/100
  - desi = 1/10
  - deka = 10
  - kektó = 100
  - kíló = 1000
• Lengd
  - Grunneining metrakerfisins í lengd er metri
  - Hann var ákvarðaður þannig að frá pól jarðar að miðbaug væru 10 milljónir metra
  - lengd er fjarlægð eða bil milli tveggja staða
• Massi
  - massi er mælikvarði á efnismagn hlutar
  - kílógramm er grunneining massa
  - 1000 kg = 1 tonn
• Rúmmál
  - Rúmmál er mælikvarði á það rúm sem eitthvað fyllir
  - grunneiningin er rúmmetri en rúmmál er oft líka mælt í lítrum
  - 1 ml = 1cm³
• Hiti
  - hiti er mælikvarði á hversu heitt eitthvað er
  - er mældur í gráðum á celsíus-kvarðann eða farenheit-kvarðann. Vísindamenn  nota gjarnan kelvin-kvarðann en rangt er að tala um hann í gráðum.
  - Á celsíus-kvarðanum frýs vatn við 0° en sýður við 100°
• Massi & Þyngd
  - Massi er mælikvarði á efnismagn hlutar en þyngd er mælikvarði á hversu mikill þyngdarkraftur verkar á hlutinn
  - þyngd er breytileg eftir hvar maður er staddur en massinn er alltaf sá sami
• Eðlismassi
  - eðlismassi er mælikvarði á massa ákveðins rúmmáls af tilteknu efni
  - skilgreindur sem massi efnis í hverri rúmmálseiningu
  - EÐLISMASSI = MASSI
  RÚMMÁL
  sem sagt ef hlutur hefur massann 10 grömm & rúmmálið 5 ml er eðlismassinn 10:5 sem er 2. Þá er eðlismassinn 2g/ml (2 grömm á millilítra)
  - eðlismassi vatns er 1g/ml og því ef eðlismassi hlutar er minni en það flýtur hluturinn á vatni
  - eðlismassinn er mikilvægur en vísindamenn nota hann til þess að þekkja hluti & bera þá saman

bls. 32-40 - Varmi

2-1 - Sameindir & Hreyfing

• Vísindamenn á 18. öld töldu margir að varmi væri þyngdarlaust ylefni sem streymdi frá heitu efni til kaldara efnis
• Benjamin Thompson (Rumford greifi) afsannaði þetta árið 1798 en hann sagði að varmi stafaði af hreyfingu efnisins
• James Joule sýndi fram á að hlutir á hreyfingu skapa varma og að varminn jókst eftir því sem hreyfingin varð meiri. Hann komst loks að þeirri niðurstöðu að
  varmi væri ein mynd orkunnar
  - Bæði orka & vinna eru mæld í júlum (joule)
• Síðar kemur í ljós að hreyfiorka sameindanna birtist sem varmi
• Varmaflutningur getur verið þrenns konar: Varmaleiðing, Varmaburður &Varmageislun
  - Varmaleiðing: Þegar varmi flyst frá einu efni til annars við beina snertingu sameinda
  - Varmaburður: Þegar varmi berst með straumefnum (lofttegundum eða vökva). Þegar efni hitnar hreyfast sameindirnar hraðar & eðlismassinn minnkar. Þá stígur efnið  upp & myndar uppstreymi. Þegar það gerist flyst varmi til innan efnisins
  - Varmageislun: er á engan hátt tengt hreyfingu sameinda. Flýst gegnum tómarúmið í formi innrauðra geisla. Þannig kemst varmi frá sólu til jarðar
  2-2 - Hiti & Varmi
• Varmi
  - Stafar af hve hratt sameindir hreyfast
  - er mældur í kaloríum eða júlum
  - 1 kaloría er sá varmi sem þarf til þess að hita 1 g af vatni um 1°C
  • 1 kaloría = 4,2 júl
  • 1 júl = 0,24 kaloríur
• Hiti
  - er mælikvarði á meðalhreyfiorku sameinda
  - mældur í gráðum (celsíus eða farenheit) og Kelvínum
• Hitamælieiningar
  • kaloría – mælir varma. Skilgreind sem sá varmi sem þarf til þess að hita 1 g af vatni um 1°C
  • júl – mælir varma. Er 0,24 kal
  • Celsíus – mælir hita. 100°C er suðumark vatns en 0°C er frostmarkið
  • Farenheit – mælir hita.
  • Kelvin – mælir hita. Alkul (kaldasta sem til er) er 0 Kelvin. Gráðurnar eru eins og á Celsíus og því þarf bara að bæta 273 (alkul á Celsíus) við eða draga frá til þess að breyta frá C yfir á K eða öfugt
• Tvímálmur
  - Er samsettur úr 2 málmþynnum límdum saman
  - Önnur málmþynnan þenst meira út en hin & því bognar tvímálmurinn
  - Þetta er notað við hitastillingar. Þá bognar málmurinn við ákveðinn hita & rýfur þar af leiðandi strauminn.
• Eðlisvarmi
  - eðlisvarmi efnis er sá varmi sem þarf til þess að hita 1 g efnisins um eina °C
  - mældur í kal eða J
• Lögmálið um varðveislu orku: Það er hvorki hægt að skapa né eyða orku, heldur aðeins breya mynd hennar
• Flestir hlutir þenjast út þegar þeir hitna & dragast saman þegar þeir kólna en vatn víkur frá þessari reglu þegar það kólnar úr 4°C í 0°C (breytist úr vökva í fast efni). Einnig minnkar eðlismassi þess þegar þetta gerist.

Glósur úr 3. kafla – Orkan bls. 52-79

Rafhleðsla

• Allt efni er úr frumeindum
• 3 gerðir einda innan frumeindar eru róteindir, rafeindir & nifteindir
• Róteindir & rafeindir búa yfir hleðslu
  • Róteindir eru + hlaðnar en rafeindir – hlaðnar
• Kraftur sem dregur hluti saman kallast aðdráttarkraftur en hann er á milli einda með gagnstæða hleðslu (+ & -)
• Kraftur sem ýtir hverjum frá öðrum nefnist fráhrindikraftur en hann er á milli einda sem eru með eins rafhleðslu (+ & + eða - & -)
• Við núning færast rafhleðslur á milli hluta svo annar verður neikvætt hlaðinn en hinn jákvætt
• Rafsvið er í kringum allar rafhlaðnar eindir. Því verkar kraftur á milli hlaðinna einda (fráhrindi- eða aðdráttarkraftur)

Stöðurafmagn

• Rafmagn er orka sem byggist á rafeindum sem hafa flust úr stað.
• Stöðurafmagn er rafmagn sem flyst úr einum hlut í annan og heldur kyrru fyrir þar.
• Stöðurafmagn myndast þegar rafhleðslur safnast fyrir í hlut
• Hlutur getur orðið rafhlaðinn með m.a. Núningi, leiðingu & rafhrifum
  • Dæmi um núning er þegar blöðru er nuddað við ullarklút & þá færast rafeindirnar í blöðruna frá klútinum
  • Þegar hlutur er hlaðinn með leiðingu verða þeir að snertast en þá fara rafeindirnar úr einum hlut í hinn. Gott er að nota góða leiðara til þess (þeir sem leiða rafmagn vel t.d. flestir málmar). Einangrarar leiða rafhleðslu illa en það eru t.d. gúmmí, gler, viður & plast.
  • Rafhrif eru fólgin í endurröðun rafhleðslna í hlut. Myndast þegar óhlaðinn hlutur kemur nálægt hlöðnum hlut.
• Þegar rafhleðslur yfirgefa hlut sem þá missir hleðslu sína kallast afhleðsla. Dæmi um afhleðslu stöðurafmagns er elding.
• Benjamin Franklin uppgötvaði fyrst að eldingar byggðust á rafmagni. Hann fann því upp eldingarvarann en hann er uppmjó járnstöng sem komið er fyrir efst á byggingum  og teng með vír í jörðina.
• Rafspenna (spenna) er mælikvarði á þá orku sem er fyrir hendi til þess að hreyfa hverja rafeind. Því meiri sem spennan er því meiri orku fær hver rafeind. Þar af leiðandi: Því meiri orka sem hver rafeind er með því meiri orku getur hún látið frá sér til þess að framkvæma vinnu
• Spenna er mæld í Voltum (V)

Streymi Rafmagns

• Streymi rafeinda eftir vír kallast rafstraumur
• Rafstraumur er fólginn í þeim fjölda rafeinda sem fer fram hjá tilteknum punkti á ákveðinni tímaeiningu
• Rafstraumur er mældur í amperum (i)
• Amper er mælikvarði á fjölda rafeinda sem fara fram hjá tilteknum punkti á hverri sekúndu
• Viðnám er mótstaða efnis gegn streymi rafmagns
• Viðnám er mælt í ómum (Ω) eða (R)
• Lögmál ohms hljóðar svona:
  rafstraumur = spenna
  viðnám
• Jafnstraumur er þegar rafeindirnar hreyfast alltaf í sömu stefnu
• Riðstraumur er þegar rafeindirnar breyta stefnu sinni með reglubundnum hætti.
• Raforka er orkan sem býr í rafmagni
• Afl segir til um hversu hratt orkan er notuð
• Afl er mælt í wöttum
  • Afl rafmagns er mælt svona:
    afl=spenna x straumur

Straumrásir

• Straumrás kallast líka rafrás
• Straumrás þarf að vera rás sem lokast (hringrás), rafeindirnar geta farið eftir.
• Ef þú tengir rofa inn í straumrás, opnar og lokar rofinn straumrásina.
• Raðtengd straumrás er þegar rafeindirnar eiga aðeins eina braut að velja til að streyma eftir.
• Hliðtengd straumrás er þegar rafeindirnar eig um fleiri en eina leið að velja til að stryma eftir svo að ef ein brautin rofnar geta þær farið eftir hinum brautunum.

Segulmagn

• Segulmagn orsakast af aðdráttar- og fráhrindikröftum sem má rekja til þess hvernig rafeindir hreyfa sig
• Rafkraftar verka milli rafhlaðinna hluta. Ef rafhleðslurnar eru á hreyfingu verka líka segulkraftar á milli þeirra
• Segulkraftar eru líka með aðdráttar- og fráhrindikröftum en þeir eru sterkastir við enda hvors skauts
• Endar segulsins nefnast norðurskaut (vísar alltaf í norður ef hann er látinn fljóta) og suðurskaut (vísar alltaf í suður)
• Jörðin er segulmögnuð, hún er risastór segull
• samstæð skaut hrinda hvort öðru frá sér en ósamstæð skaut dragast hvort að öðru

Segulmagn úr rafmagni

• Segulmagn og rafmagn byggjast bæði á hreyfingu rafeinda
• Þegar rafstraumur flyst eftir vír myndast segulsvið umhverfis vírinn. Þannig er hægt að nota rafstraum til þess að búa til segulmagn
• Rafsegulfræði fjallar um tengslin milli rafmagns og segulmagns
• Þegar vír er settur utan um mjúkan kjarna úr járni og straumi hleypt á vírinn virkar hann eins og segull en þetta er notað til margs. t.d. í síma, ritsíma, þvottavélar, dyrabjöllur og til þess að lyfta þungum hlutum úr járni eða stáli. Einnig er þetta notað í rafhreyfla en þeir breyta raforku í vélræna hreyfiorku

Rafmagn úr Segulmagni

• Hægt er að framleiða rafmagn með segulmagni
• riðstraumur myndast ef gormundinn vír er hreyfður upp og niður í segulsviði. En hentugra er að hreyfa hann í lykkjur, eins og gert er í rafli.
• Rafall breytir hreyfiorku í raforku.

Glósur – 4. kafli – Orkan

Hljóð

bls. 86-103

Hljóðbylgjur

• Hljóð myndast vegna sveiflna í sameindum efnis
• Efni sem flytur hljóð kallast hljóðberi
• Orka hljóðbylgna flyst sem röð þéttinga & þynninga
• föst efni bera hljóð betur en vökvar & lofttegundir
• Hljóð berst með 340 m hraða á sekúndu í lofti
• Hiti hljóðberans skiptir máli en ef hann er heitur berst hljóðið hraðar í gegn

Einkenni bylgna

• Bylgjur einkennast á því að þær hafa allar sveifluvídd, lögun, bylgjulengd og tíðni
• Bylgjur geta verið mildar eða kröftugar og mynstrið reglulegt eða óreglulegt
• Sveifluvídd bylgju segir til um hversu mikil orka er notuð til þess að mynda hljóðið og þar með hversu hávært hljóðið er
• Útslag er það sem að bylgjan fer út úr beinu línunni
• Öldutoppur er hæsti punktur í hverju útslagi og öldudalur er lægsti punkturinn
• Útslag er einnig kallað sveifluvídd eða sveifluhæð bylgjunnar
• Í hljóðbylgju eru sameindirnar þéttastar á öldutoppi en lítill þéttleiki er í öldudal
• Lengd bylgju nefnist bylgjulengd en það er fjarlægðin milli öldutoppa eða öldudala eða einhversstaðar þar á milli
• Tíðni er hversu margar heilar sveiflur eru á tiltekinni tímaeiningu (bæði uppi og niðri)
  • Eitt herts (hz) jafngildir einni sveiflu á sek.
  • Einnig er tíðni kölluð rið

Eiginleikar hljóðs

• Tónhæð er mælikvarði á hversu skær eða djúpur viðkomandi tónn er
• Tónstyrkur er hversu sterkur tónninn er
• Tónhæð ræðst á því hversu hratt hlutur titrar
• Hljóðbylgjur með lágri tíðni eru á lágri tónhæð
• Mannseyrað greinir hljóð á tíðnibilinu 20 hz til 20.000 hz
  • Hljóð með tíðni yfir 20.000 hz kallast úthljóð

Dopplerhrif

• Breyting á tíðni og tónhæð hljóðs vegna hreyfinga hljóðgjafa eða hlustanda
• Koma vegna þess að hljóðgjafinn sem nálgast framkallar þéttingar og þynningar frá stöðum sem koma nær og nær

Ratsjá

• Hraðamæling ratsjáar er byggð á Dopplerhrifum
• Ratsjáin sendir bylgjur með þekktri tíðni. Ef bylgjurnar hitta á kyrrstæðan hlut endurkastast þær með sömu tíðni en því hraðar sem hluturinn fer því hærri er tíðnin sem endurkastast

Hljóðstyrkur

• Það sem ræður hljóðstyrknum er hve mikil orka er notuð til þess að mynda hljóðið
• Þess vegna þarf minni orku í að hvísla en að öskra en tónhæðin getur verið sú sama
• Orkan sem notuð er til að framleiða hljóð veldur því að sameindir bylgjuberans víkja frá jafnvægisstöðu sinni. Þess vegna er hljóðstyrkur háður sveifluvídd hljóðbylgjunnar
• Hljóðstyrkur er mældur í einingunni desíbel
  • Ef hljóðstyrkur fer yfir 120 desíbel getur fólk fundið til sársauka

Víxlsverkun bylgna

• Hljómblær og bylgjuvíxl orsaka víxlverkun hljóðbylgna
• Einfaldir hlutir hafa eigintíðni
  • Ef hlutur gefur frá sér eigintíðni annars hluts getur hann fengið þann hlut til þess að sveiflast
  • Seinni hluturinn tekur til sín hluta af sveifluorku fyrri hlutarins og sveiflast í samhljómi með honum. Þessi hæfileiki kallast herma
• Þótt tónhæð nótna sé sú sama hefur hvert hljóðfæri sinn hljóm
• Flestir hlutir sem gefa frá sér hljóð mynda sveiflur af fleiri en einni tíðni
• Grunntónn er lægsti tónn sem að strengur getur myndað
  • Strengir sem eru fastir á fleiri stöðum en bara endunum kallast yfirtónar og þegar þeir blandast við grunntóninn skapast hljóð eða hljómur sem hefur sinn sérstaka tónblæ
  • Ef ekki væri fyrir yfirtóna hljómaði tónblær fiðlu, klarínetts og raddar þinnar eins

Glósur 5. Kafli

Hvað er Ljós ?

• Rafsegulbylgur þurfa ekki bylgjubera. þess vegna geta þær borist um tómarúm geimsins.
• Í lofttæmi er hraði ljóss 300.000 km á sek. Hraði bylgna er mismunandi eftir bylgjulengdum og hvaða efni það fer í gegnum.
• Allar refsegulbylgjur eru þverbylgjur.
• Þverbylgjur eru með þéttingar og þynningar og eins og langsbylgjur eru þær einnig með öldutopp, öldudal, sveifluvídd & bylgjulegnd
• Í þverbylgju hreyfist bylgjuorkan hornrétt á stefnu bylgjunnar
• Í langsbylgju sveiflast eindir efnisins samsíða stefnu bylgjunnar
• Rafsegulróf samanstendur af mismunandi tegundum ljóss sem raðað er eftir vaxandi tíðni og minnkandi bylgjulengd
• Hver tegund geislunar í rafsegulrófinu hefur ákveðna tíðni, bylgjulengd & ljóseindaorku
• sýnilega rófið er það sem mannsaugað er næmt fyrir.
• Ósýnilega rófið er geislun sem mannsaugað greinir ekki
• Sýnilega rófið klofnar upp í mismunandi liti. Rauður, appelsínugulur, gulur, grænn, blár,  fjólublár
• Sýnilega rófið byrjar við 400 milljarða hz sem er rauður en það endar við 750 milljarða hz í fjólubláum. Það sem er minna en 400 milljarðar hz og hærra en 750 milljarða hz greinir mannsaugað ekki
• Röð geisluninnar í rafsegulrófinu er: (með hækkandi tíðni) útvarpsbylgjur, örbylgjur,innrauð geislun, sýnilegt ljós, útfjólublá geislun, röntgen geislun, gamma geislun
• því heitari sem hlutur er, því meiri innrauð geislun stafar frá honum. Þegar hann er orðinn mjög heitur verður hann rauðglóandi og sendir frá sér sýnilegt ljós
• útvarpsbylgjur með lægstu tíðnina eru á mið- & langbylgjum. Næst eru þær á FM en svo koma þær sem birtast í sjónvarpi. Þær útvarpsbylgjur sem eru með hæstu tíðnina eru svo orðnar að örbylgjum eða bylgjum sem ratsjá sendir út
• örbylgjur geta verið hættulegar en einnig gagnlegar t.d. í örbylgjuofnum, fjarskiptum og við veðurathuganir
• útfjólubláir geislar geta valdið skaða á fólki og drepið lífverur.
• Næst við útfjólublá geisla koma röntgengeislar en þeir komast auðveldlega gegnummörg efni
• Að lokum eru gamma geislar sem sum geislavirk efni gefa frá sér en þeir eru stórhættulegir lífverum

Ljósgjafar

• ljósgjafar geta verið tvenns konar: lýsandi eða upplýstir
• Lýsandi hlutir gefa frá sér sitt eigið ljós
• Upplýstir hlutir endurkasta ljósgeislum og sjást þess vegna
• Glóðarljós lýsir vegna þess að það byrjar að glóa. Þetta gerist t.d. í ljósaperu
• Flúrljós eru pípur húðaðar ljómefnum & með kvikasilfursgufu og argongasi. Þegar rafmagni er hleypt í pípuna gefur kvikasilfursgufan frá sér útfjólublátt ljós sem ljómefnið örvast með og gefur frá sér ljós
• Neonljós inniheldur neongas oft blandað við fleiri tegundir en þegar rafmagni er hleypt í pípuna gefur gasið frá sér ljós

• þegar ljós fellur á efni getur þrennt gerst:
  • ógagnsætt - efnið gleypir allt ljósið í sig og ekkert endurkastast
  • hálfgagnsætt - það hleypir smá ljósi í gegn en hlutir hinum megin verða þokukenndir
  • gagnsætt - auðvelt er að sjá hluti í gegnum það.
• Ljósbrot er stefnubreyting ljóssins þegar það fer úr einu efni í annað
• Ljósbrot verður vegna þess að ljósið ferðast mishratt í mismunandi efnum
• Ljós af mismunandi tíðni brotnar mismikið og því er hægt að lýsa hvítu ljósi á þrístrending og fá út litrófið. Fjólublái liturinn brotnar mest en rauði minnst

Litir Ljóssins

• Hlutur sýnist vera eins og hann er á litinn vegna þess að hann gleypir í sig alla litina nema þann lit sem hann endurvarpar. Hvítir hlutir endurvarpa öllum en svartir engum
• Sum gler hafa lit en þau gleypa alla liti nema þann lit sem þau hleypa í gegnum sig. Þannig hleypir grænt gler bara græna litnum í gegn en engum öðrum
• Himininn er blár vegna þess að blái liturinn dreifist mest þegar hann kemur inn í lofthjúpinn

Ljós & Tækni

• Ljósþræðir eru einnig kallaðir ljósleiðarar en þá er ljósi varpað eftir litlum, grönnumþráðum
• Leysar byggjast á ljósi af aðeins einni bylgjulengd. Ljósið er bjart, samþjappað & einlitað. Hægt er að nota leysera við t.d. lækningar, í iðnað, segja fyrir um jarðskjálfta & að lesa DVD disk
• Heilmynd er mjög nothæf tækni. Heilmyndun byggist á því að nota ljós til þess að fá fram þrívíða mynd. Hægt er að skoða líffæri frá öllum hliðum eða að sjá nákvæman byggingargalla í vél svo eitthvað sé nefnt