EÐL 203 Varmafræði, hreyfing og bylgjur

Undanfarar: EÐL 103 og STÆ 303. Æskilegt er að áfanginn STÆ 403 sé kenndur samhliða.

Áfangamarkmið
Nemandi
þekki og geti beitt hugtökunum varmajafnvægi og hreyfifræði gastegunda og geti í því sambandi
gert grein fyrir mismunandi hitakvörðum
komið orðum að gasjöfnunni, útskýrt hana með gaslíkaninu, notað hana við úrlausn dæma og gert og lýst tilraunum sem renna stoðum undir tilvist hennar
útskýrt hugtakið kjörgas og reiknað meðalhreyfiorku og ferningsmeðalhraða efniseinda í kjörgasi við gefinn hita
geti gert grein fyrir varmaeiginleikum efna en í því felst að
útskýra notkun hitamælis í samræmi við núllta lögmál varmafræðinnar
lýsa t.d. með línuriti og útskýra hvernig hiti fasts efnis breytist með
tíma þegar það er hitað með jöfnu afli þannig að það fer úr föstu efni í lofttegund
reiknaeinfölddæmiívarmafræði þar sem koma við sögu eðlisvarmi, bræðsluvarmi og gufunarvarmi efnis og gera og lýsa tilraunum þar sem þessar stærðir eru mældar
geti gert grein fyrir hreyfingu hluta í tveimur víddum og í því sambandi beitt stærðunum hraði, hröðun og þyngdarhröðun og kunni að reikna falltíma og lárétta vegalengd sem hlutur fer ef honum er skotið með láréttum hraða úr ákveðinni hæð og einnig tíma hlutar á lofti og hversu langt hann fer þegar honum er skotið skáhallt upp með jöfnum hraða og geta gert tilraunir þar sem kasthreyfing er rannsökuð
geti reiknað dæmi um afstæðan hraða, s.s. fundið stefnu og hraða flugvélar miðað við jörðu ef henni er flogið með ákveðnum hraða miðað við andrúmsloftið í vindi á milli tveggja staða
geti gert grein fyrir hringhreyfingu en í því felst að
útskýra og beita stærðunum radían, snertilhraða, snertilhröðun, miðsóknarhröðun, miðsóknarkrafti
greina krafta sem verka á hlut í hringhreyfingu, tengsl annars lögmáls Newtons við miðsóknarkraft og miðsóknarhröðun, geta leitt út jöfnu fyrir miðsóknarhröðun, vita um ranghugmyndir um miðflóttakraft og gera tilraun þar sem miðsóknarhröðun er mæld
kunni skil á þyngdarlögmáli Newtons og sambandi þess við 3. lögmál Keplers en í því felst að
reikna þyngdarkraft sem verkar milli hluta, hraða hluta á braut um jörðu og reikistjarna á braut um sólu
útskýra hvers vegna hlutur á braut um jörðu eða aðra himinhnetti er sagður falla frjálst og nota útskýringuna til að benda á hvers vegna hlutir virðast þyngdarlausir við vissar aðstæður
kunni skil á sveiflum og bylgjum en í því felst að
vita hvað einföld hrein sveifluhreyfing er og geta reiknað fyrir hana sveiflutíma, tíðni og hornhraða og geta reiknað út frá orkuvarðveislu hraða í hvaða stöðu sem er og einnig með því að nota annað lögmál Newtons hröðun í hvaða stöðu sem er og geta gert tilraun þar sem sveifluhreyfing er könnuð
útskýra hvernig finna má hvort hreyfing er einföld sveifluhreyfing og hvernig prófunin er tengd lögmáli Hookes og einnig hvers vegna þannig hreyfing er nefnd sínushreyfing og rita jöfnu fyrir stöðu í einfaldri sveifluhreyfingu
leiða út frá stöðujöfnu einfaldrar sveifluhreyfingar og grundvallarlögmálum jöfnur fyrir hraða og hröðun í sveifluhreyfingunni
sýna hvernig lokakraftur kemur fram á einföldum pendúl og útskýra hvers vegna hreyfingin er aðeins nálgun við einfalda sveifluhreyfingu
teikna og gefa upp formúlu fyrir staðbylgju sem getur myndast í streng sem festur er í báða enda og gera tilraun þar sem sveiflur strengs eru rannsakaðar
kunni skil á samliðun og bognun bylgna en í því felst að
lýsa bylgjubognun, eyðandi og styrkjandi samliðun og tilraun Youngs þar sem jafnan nλ = δ sinθ_n er leidd út og nota raufagler með tveimur raufum til að reikna bylgjulengd út frá gefnum eða mældum forsendum og gera tilraun þar sem bylgjulengd er mæld með raufagleri
útskýra hvernig samliðun verður í þunnum himnum og hvernig hvítt ljós myndar liti við að fara um þunnar himnur
kunni skil á hljóðbylgjum en í því felst að
útskýra hvað hljóð er, reikna hraða þess í gasi við mismunandi aðstæður, reikna styrk þess sem fall af fjarlægð frá hljóðgjafa, umreikna milli hljóðstyrks og skynstyrks og gera tilraun þar sem hljóð er kannað
útskýra hvernig hviður myndast í hljóðbylgjum og finna hermutíðni hljóðs í pípu
útskýra Dopplerhrif og reikna tíðnibreytingu hljóðgjafa sem nálgast eða fjarlægist

Efnisatriði
Varmajafnvægi, hitamælir, selsíuskvarði, alkul, kelvínkvarði, núllta lögmál varmafræðinnar, gaslíkan, gasstuðull R, kjörgas, lögmál kjörgass, hreyfifræði lofttegunda, ferningsmeðalhraði. Varmaorka, kalóría, eðlisvarmi, gufunar- og bræðsluvarmi, hamskipti, varmamælir, hitaþanstuðull, varmaleiðni, varmaburður, varmageislun. Hraði, hröðun, þyngdarhröðun, frjálst fall, radían, snertilhraði, snertilhröðun, miðsóknarhröðun, miðsóknarkraftur. Sveifluvídd, lota, tíðni sveiflu, rið, kraftstuðull gorms, einföld sveifluhreyfing, sínusbylgjur, herma, bylgjulengd, hnútur, bugur, staðbylgja, langsbylgja, þverbylgja, harmónískur. Regla Huygens, samfasa bylgjur, raufagler, hljóðbylgja, samþjöppun og þynning í hljóðbylgju, bylgjustafn, geisli, hljóðstyrkur, skynstyrkur, desíbel, innhljóð, úthljóð, styrkjandi og eyðandi samliðun, Dopplerhrif.