Keseimbangan Stas dan Elassitas Q12.1 Keka Anda membungkuk, pusat gravitasi bergeser ke depan.Setelah CG Anda dak lagi di atas kaki Anda, gravitasi kontribusi torsi total nol pada tubuh A nda dan Anda mulai memutar. memutar. Q12. !o"satu s#arat untuk keseimbangan adalah bah$a %& ' (. Agar hal ini benar dengan han#a satu kekuatan beker)a pada suatu benda, bah$a kekuatan akan men)adi nol besarn#a* sehingga benar"benar ada kekuatan berndak atas ob)ek tersebut. Q12.+ !o ika torsi semua berada dalam arah #ang sama, maka torsi total dak nol. Q12.Q12.- A "berbe "berbent ntuk uk bumer bumerang, ang, bangk bangku u bar, bar, /angki /angkirr kopi kopi kosong, osong, parabo parabola, la, dan slide slide plas plask k melengkung di tepi kolam renang seap memiliki pusat massa #ang dak dalam sebagian besar ob)ek. Q12.0 usat gravitasi harus langsung di atas k di mana kontak kaki kursi lantai. itu /ara, dak ada torsi diterapkan untuk kursi oleh gravitasi. Ekuilibrium dak stabil. Q12.11 ika daerah daerah basis mereka mereka adalah sama, pe nggi akan menggulingk menggulingkan an pertama. pertama. usat gravitasin#a lebih nggi dari lereng dibandingkan dengan pe #ang lebih pendek. ang lebih nggi pe bisa diputar han#a melalui sudut ke/il sebelumn#a sebelumn#a pusat gravitasi dak lagi atas dasarn#a. Q12.1 Q12.1 Kek Keka a Anda Anda menga mengangk ngkat at beban beban denga dengan n punggun punggung, g, otot" otot"oto otott punggun punggung g Anda Anda harus harus memberikan torsi dak han#a untuk memutar tubuh Anda atas ke posisi verkal, tetapi )uga untuk mengangkat beban. Karena )arak dari poros"pinggul Anda ke beban"dasarn#a Anda bahu"besar, bahu"besar, ga#a #ang dibutuhkan untuk memasok torsi li3ing sangat besar. Keka mengangkat dari lutut, otot"otot punggung Anda han#a perlu men)aga punggung lurus. Ga#a #ang dibutuhkan untuk melakukan itu )auh lebih ke/il daripada keka keka mengangkat mengangkat dengan punggung Anda,sebagai torsi #ang dibutuhkan adalah ke/il, karena lengan momen beban ke/il"garis aksi beban le$at dekat pinggul Anda. Keka Anda mengangkat dari lutut Anda, Anda kaki lebih kuat dan pinggul otot melakukan peker)aan. peker)aan. Q12.1+ Kolom verkal mengalami kompresi sederhana karena gravitasi #ang beker)a pada massa mereka. itu lembaran horisontal, bagaimanapun, menderita tegangan geser #ang signi4kan karena gravitasi. ermukaan dasar sebuah kendur lintel berada di ba$ah tekanan. 5atu )auh lebih kuat di ba$ah kompresi daripada di ba$ah ketegangan, sehingga lembaran horisontal lebih mungkin untuk gagal.
Gravitasi 6mum Q1.2 6ntuk pendekatan pertama #ang baik, memba/a skala kamar mandi A nda terpengaruh karena Anda, 5umi, dan skala semua dalam gras )atuh medan gravitasi 7atahari, di orbit sekitar 7atahari. untuk pendekatan kedua #ang tepat, Anda menimbang sedikit kurang siang dan di tengah malam daripada #ang Anda lakukan saat matahari terbit atau terbenam. itu 7edan gravitasi matahari adalah sedikit lebih lemah di pusat 5umi dibandingkan pada k subsolar permukaan, dan sedikit lebih lemah masih di sisi #ang )auh dari planet ini. Keka Keka matahari matahari berada berada nggi di langit langit Anda,gra Anda,gravita vitasi si menarik menarik pada Anda sedikit sedikit lebih kuat kuat dari pada 5umi se/ara se/ara keselur keseluruhan. uhan. ada tengah malam 7atahari menarik ke ba$ah pada Anda sedikit kurang kuat daripada #ang dilakukann#a di 5umi
ba$ah Anda. )adi Anda bisa mendapatkan donut lain dengan makan siang, dan bedsprings Anda akan tetap bertahan sedikit lebih lama. Q1.8 Karena kedua 5umi dan 5ulan bergerak di orbit sekitar 7atahari. Seper di)elaskan oleh &gravitaonal ' ma/entripetal, ga#a gravitasi 7atahari han#a men#impan bulan 9dan 5umi: dalam orbit hampir melingkar dengan radius 1+( )uta kilometer. Karena ke/epatann#a, 5ulan disimpan dalam n#a mengorbit sekitar bumi oleh ga#a gravitasi bumi. ;idak ada kedakseimbangan kekuatan ini, pada bulan baru atau bulan purnama.
engan demikian, pengalaman planet luar per/epatan sentripetal )auh lebih ke/il dari 5umi dan memiliki periode Se)alan lagi. Q1.? ;idak, ke/epatan melarikan diri dak tergantung pada massa roket. ika roket dilun/urkan di es/ape ke/epatan, maka total energi dari sistem roket"5umi akan men)adi nol. 5ila )arak pemisahan men)adi terbatas A6 ' (@ roket akan berhen aK ' (@. >alam ungkapan 1 2 mv2 ( G7 m r " E ', massa m roket membagi keluar. Q1.1( Ke/epatan melarikan diri dari bumi adalah 11,2 km s dan dari 5ulan adalah 2, km s, lebih ke/il dengan @aktor dari + Energi #ang diperlukan dan bahan bakar akan sebanding dengan v2, atau bahan bakar 2+ kali lebih diperlukan. untuk meninggalkan 5umi dibandingkan meninggalkan 5ulan. Q1.12 6ntuk satelit di orbit, salah satu @okus orbit elips, atau pusat orbit lingkaran, harus berada di pusat bumi. ika satelit adalah atas belahan bumi utara selama setengah orbitn#a, ia harus berakhir belahan bumi selatan untuk setengah lainn#a. Kita bisa berbagi dengan ulau askah satelit #ang akan terlihat lurus ke ba$ah di AriBona seap pagi dan verkal ke ba$ah di ulau askah masing" masing malam. Q1.18 >alam orbit melingkar seap kenaikan perpindahan tegak lurus terhadap ga#a #ang diberikan. k produk ga#a dan perpindahan adalah nol. 6saha #ang dilakukan oleh ga#a gravitasi pada planet dalam suatu ke/epatan orbit elips planet di pendekatan terdekat, tapi peker)aan nega@ dilakukan oleh gravitasi dan planet melambat karena men#apu keluar untuk )arak ter)auh dari 7atahari. leh karena itu, ker)a bersih dalam satu orbit lengkap adalah nol. Q1.1= Ke/epatan maksimum pada pendekatan terdekat. Ke/epatan minimum pada )arak ter)auh.
Q1.1? Ga#a gravitasi bumi pada parkel ekstra di pusatn#a harus nol, dak terbatas sebagai salah satu interpretasi ersamaan 1.1 akan men#arankan. Semua potongan"potongan materi #ang membentuk bumi akan menarik arah luar #ang berbeda pada parkel ekstra. Q1.2( Ga#a gravitasi adalah konserva@. 5ertemu dengan massa stasioner dak bisa permanen memper/epat pesa$at ruang angkasa. upiter bergerak. Sebuah pesa$at ruang angkasa terbang melintasi orbitn#a di belakang planet akan mendapatkan energi kinek sebagai gravitasi planet melakukan ker)a posi@ bersih di atasn#a.
7ekanika &luida Q18.2 Keduan#a harus dibangun sama. Kekuatan di belakang masing"masing bendungan adalah tekanan rata"rata $aktu air area bendungan. ika kedua $aduk sama"sama dalam, ga#a adalah sama. Q18.8 Sekitar 1 ((( !D itu sekitar 2+( kilogram. Q18.= a. Kekuatan pendorong ikan di air men#ebabkan pemba/aan skala beruktuasi. rata"rata nilai masih akan sama dengan berat total ember, air, dan ikan. Q18.? >i laut, kapal mengapung karena ga#a apung dari air garam. Air garam lebih padat daripada segar air. Sebagai kapal ditarik ke atas sungai, ga#a apung dari air ta$ar di sungai dak /ukup untuk mendukung berat kapal, dan tenggelam. Q18.1( ada kenggian #ang lebih rendah tekanan air besar karena tekanan meningkat dengan meningkatn#a kedalaman di ba$ah permukaan air di $aduk 9atau menara air:. Apartemen penthouse dak begitu )auh di ba$ah permukaan air. ;ekanan balik kran tertutup lebih lemah di sana dan arus lemah dari keran terbuka. emadam kebakaran Anda mungkin memiliki /atatan kenggian #ang tepat dari seap api h#drant. Q18.12 ;he bergerak /epat udara di atas bola tekanann#a kurang dari tekanan atmos@er di ba$ah bola.
minuman ringan #ang )elas"plask besar. 5osan dengan kertas gra4k dan membukkan keberadaann#a sendiri, enH >es/artes menemukan mainan ini atau trik. Q18.22 6dara di paru"paru, darah di arteri dan vena, dan protoplasma di seap mengerahkan sel hampir tekanan #ang sama, sehingga dinding dada Anda bisa berada dalam keseimbangan. Q18.28 Keka lepas landas ke angin, peningkatan ke/epatan udara di atas sa#ap memberikan ga#a angkat #ang lebih besar, memungkinkan pilot untuk lepas landas dalam pan)ang #ang lebih pendek dari landasan pa/u. Q18.2= St#ro@oam adalah sedikit lebih padat dari udara, sehingga kapal pertama mengapung lebih rendah di dalam air. Q18.2? Angin dari arah manapun ke/epatan hingga pergi ke gundukan itu dan tekanan udara turun. Air kemudian mengalir melalui liang dari pintu masuk #ang lebih rendah ke pintu atas. Q18.( 9a: densitas ;erendahD min#ak* kepadatan ternggiD merkuri 9b: kerapatan harus meningkat dari atas ke ba$ah. Q18.2 Clap sepatu atau dompet di atas lubang, atau bantal kursi, atau tangan Anda. Apa pun #ang dapat mempertahankan berlaku pada urutan 1(( ! /ukup kuat untuk menutupi lubang dan sangat memperlambat keluarn#a udara kabin. Anda dak perlu kha$ar tentang udara bergegas keluar langsung, atau sekitar tubuh Anda men)adi I;ersedotI melalui lubang, atau sekitar mendidih darah atau tubuh Anda meledak. ika tekanan kabin tetes ban#ak, telinga Anda akan pop dan air liur di mulut Anda mungkin mendidih"di suhu tubuh"tetapi Anda masih akan memiliki beberapa menit untuk plug lubang dan memakai masker oksigen darurat Anda. enumpang #ang telah minum minuman berkarbonasi mungkin menemukan bah$a karbon dioksida ba"ba keluar dari solusi dalam perut mereka, meregangkan rompi mereka, membuat mereka bersenda$a, dan semua tapi buih dari telinga mereka* sehingga Anda mungkin memperingatkan mereka dari e@ek ini.
silasi Q1+.1 5aik adalah /ontoh gerak harmonik sederhana, meskipun mereka berdua gerak periodik. >alam hal dak adalah per/epatan sebanding dengan posisi. Gerak dak begitu halus sebagai S<7. er/epatan bola sangat besar bila dalam kontak dengan lantai, dan sis$a keka bel berbun#i peme/atan. Q1+. >ua akan sama )ika dan han#a )ika posisi parkel pada $aktu nol adalah posisi kesembangan, #ang kita pilih sebagai asal koordinat. Q1+.+ !o
dua kali konstanta pegas sebagai musim semi dipotong asli, karena ga#a #ang diterapkan dari ukuran #ang sama akan menghasilkan han#a satu"setengah )arak ekstensi. >engan demikian @ rekuensi osilasi dalam ruang 1 2 2 2 12 J &< G FK &< G FK k' m @. ;idak adan#a kekuatan #ang dibutuhkan untuk mendukung sistem bergetar di orbital )atuh bebas dak berpengaruh pada @rekuensi getaran n#a. Q1+.0 Karena per/epatan dak konstan dalam gerak harmonis sederhana, dak ada persamaan pada ;abel 2.2 berlaku. Fn@ormasi persamaan #ang diberikan oleh persamaan aL ' A/osbMt N O g posisi sebagai @ungsi $aktu vaL '"MAsinbMt N O g ke/epatan sebagai @ungsi $aktu va@ ' P MeA2 " 2 )1 2 ke/epatan sebagai @ungsi dari posisi AA;& '"M 2A/osbMt N O g per/epatan sebagai @ungsi $aktu AA;& '"M 2aL per/epatan sebagai @ungsi dari posisi ;he M @rekuensi sudut mun/ul dalam seap persamaan. Fni adalah ide #ang baik untuk mengetahui nilai sudut @rekuensi a$al solusi untuk masalah tentang getaran, dan men#impann#a dalam memori kalkulator. Q1+.11 9a: eriode menurun. 9b: eriode meningkat. 9/: ;idak ada perubahan. Q1+.1 gerak akan men)adi periodik"#ang, itu akan mengulangi. eriode ini hampir konstan sebagai sudut amplitudo meningkat melalui nilai"nilai ke/il* maka periode men)adi terasa lebih besar dengan meningkatn#a lebih )auh. Q1+.1+ !o ika ga#a resis@ lebih besar dari ga#a pemulih pegas 9khususn#a, )ika b 2R 8mk:, sistem akan overdamped dan dak akan terombang"ambing. Q1+.1- &ase konstan harus rad J. Q1+.10 elepasan udara dari satu sisi parasut dapat membuat parasut gilirann#a sebalikn#a arah, men#ebabkan ia melepaskan udara dari sisi berla$anan. erilaku ini akan menghasilkan mengemudi
periodik kekuatan #ang dapat mengatur parasut ke sisi ke sisi osilasi. ika amplitudo men)adi /ukup besar, parasut dak akan memasok hambatan udara #ang diperlukan untuk memperlambat )atuhn#a sk#diver malang. Q1+.21 Kami mengasumsikan diameter bob dak terlalu ke/il dibandingkan dengan pan)ang kabel #ang mendukung itu. Keka air bo/or, pusat massa bob bergerak turun, meningkatkan pan)ang e@ek@ pendulum dan sedikit menurunkan @rekuensi. Sebagai tetes terakhir air menggiring bola keluar, pusat massa bob hop kembali ke pusat bola, dan @rekuensi pendulum /epat meningkat ke nilai aslin#a.
Gerakan Gelombang Q1=.1 Sebagai pulsa bergerak turun string, parkel dari string sendiri bergerak sisi ke sisi. Karena media"di sini, string bergerak tegak lurus terhadap arah gelombang propagasi, gelombang melintang dengan de4nisi. Q1=. >ari v ' ; , Kita harus meningkatkan ketegangan dengan @aktor 8. Q1=.+ a, antara lain itu tergantung pada. v A &A vA ma ' M ' J ' J T 2 2 . 5erikut v adalah ke/epatan gelombang. Q1=.- Amplitudo meningkat dengan @aktor 2. Ke/epatan gelombang dak berubah. Q1=.0 Seap elemen tali harus mendukung berat dari tali di ba$ahn#a. Ketegangan meningkat dengan nggi. 9Fni meningkat se/ara linear, )ika tali dak meregang.: Kemudian gelombang ke/epatan v ' ; meningkat dengan nggi. Q1=.11 lambat. Ke/epatan gelombang berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari kerapatan linear. Q1=.1 Ketegangan nggi membuat ke/epatan gelombang #ang lebih nggi. Kepadatan linear #ang lebih besar membuat gelombang bergerak lebih perlahan"lahan. Q1=.1+ Gelombang longitudinal tergantung pada kompresibilitas /airan untuk propagasi mereka. melintang gelombang memerlukan ga#a pemulih dalam menanggapi ketegangan belaka. Cairan dak memiliki underl#ing struktur untuk memasok kekuatan seper itu. Cairan A dak dapat mendukung pis stas. Sebuah /airan kental kaleng sementara diletakkan di ba$ah belaka, namun semakin nggi viskositas lebih /epat mengkonversi masukan beker)a ke energi internal. Sebuah getaran lokal dikenakan pada itu sangat teredam, dan bukan sumber propagasi gelombang.
Q1=.1- Ke/epatan gelombang pada Itak bermassaI string akan men)adi tak terbatasU
Gelombang 5un#i Q1-.2 Kami berasumsi bah$a vakum sempurna mengelilingi )am. itu gelombang suara memerlukan media bagi mereka untuk melakukan per)alanan ke telinga Anda. alu pada alarm a kan memukul bel, dan getaran akan men#ebar gelombang suara melalui tubuh )am. ika tulang tengkorak Anda berada dalam kontak dengan )am, Anda akan mendengar bel. !amun, dak adan#a sekitarn#a media seper udara atau air, dak ada suara dapat terpan/ar pergi. A /ontoh"skala #ang lebih besar dari e@ek #ang samaD badai mengamuk Colossal pada 7atahari #ang memakan masih bagi kita. Apa #ang ter)adi dengan energi suara dalam )amV 5erikut adalah )a$abann#aD Sebagai gelombang suara per)alanan melalui ba)a dan plask, melintasi sendi dan ter)adi di sekitar sudut, #ang energi diubah men)adi energi internal tambahan, meningkatkan suhu bahan. Setelah suara telah mereda, )am akan bersinar sangat sedikit lebih terang di bagian in@ramerah dari spektrum elektromagnek. Q1-.8 Ke/epatan suara hingga dua angka penng adalah 8( m s. 7ari kita berasumsi bah$a Anda dapat menghitung $aktu untuk 1 1( kedua dengan menggunakan stop$at/h. 6ntuk mendapatkan ke/epatan hingga dua angka penng, Anda perlu untuk mengukur $aktu minimal 1,( dek. Karena d ' vt, )arak minimum adalah 8( meter. Q1-.= Saat mendengarkan, Anda kira"kira )arak #ang sama dari semua anggota kelompok. )ika @rekuensi #ang berbeda melakukan per)alanan pada ke/epatan #ang berbeda, maka Anda mungkin mendengar nada nggi @rekuensi sebelum Anda mendengar #ang lebih rendah #ang diproduksi pada saat #ang sama. 7eskipun mungkin menarik untuk berpikir bah$a seap pendengar mendengar kiner)a pribadi sendiri tergantung pada di mana mereka duduk, )eda $aktu seper ini bisa membuat suara sonata 5eethoven seolah"olah itu ditulis oleh Charles Fves. Q1-.? Kami menganggap bah$a sumber k dak memiliki struktur, dan meman/arkan suara sama ke segala arah 9isotropi/all#:. 7uka gelombang suara memperluas bidang, sehingga daerah dimana suara energi men#ebar meningkat sesuai dengan A ' 8J r 2. adi, )ika )arakn#a ga kali lipat, daerah meningkat dengan @aktor sembilan, dan intensitas #ang baru akan men)adi salah satu"kesembilan intensitas lama. a$aban menurut hukum kuadrat terbalik berlaku )ika media #ang seragam dan terbatas. 6ntuk Sebalikn#a, anggaplah bah$a suara terbatas untuk bergerak dalam lapisan horiBontal. 9;hermal stra4kasi di lautan dapat memiliki e@ek ini pada sonar Iping.I: Walu daerah dimana suara energi tersebar han#a akan meningkat sesuai dengan keliling lingkaran berkembangD A ' 2J rh, dan sebagain#a ga kali )arak akan menghasilkan satu intensitas kega. >alam kasus tabung berbi/ara sama sekali tertutup 9seper telepon kapal:, daerah tegak lurus terhadap aliran energi tetap sama, dan meningkatkan )arak dak akan mengubah intensitas luma#an. Q1-.1( Sebuah pulsa mi/ro$ave ter/ermin dari ob)ek #ang bergerak. Gelombang #ang dipantulkan kembali adalah >oppler bergeser @rekuensi sesuai dengan ke/epatan dari target. enerima di pistol radar mendeteksi gelombang #ang dipantulkan dan membandingkan @rekuensi dengan pulsa #ang dipan/arkan. 7enggunakan pergeseran @rekuensi, ke/epatan dapat dihitung dengan presisi nggi. Webih duluD teknik ini beker)a )ika Anda baik per)alanan menu)u atau )auh dari agen penegak hukum lokal AndaU Q1-.12 per/akapan normal memiliki ngkat intensitas sekitar =( d5 .
Q1-.18 Salah satu harapkan spektrum /aha#a #ang akan >oppler bergeser dalam @rekuensi 9pergeseran biru: sebagai star mendeka kita. Sebagai bintang surut dalam orbitn#a, spektrum @rekuensi akan bergeser ke ba$ah 9pergeseran merah:. Sementara bintang bergerak tegak lurus terhadap garis pandang kita, dak akan ada @rekuensi bergeser sama sekali. Se/ara keseluruhan, spektrum akan berosilasi dengan periode sama dengan bintang"bintang #ang mengorbit. Q1-.1= angin dapat mengubah pergeseran >oppler tetapi dak dapat men#ebabkan satu. Kedua vo dan vs dalam persamaan kita harus diinterpretasikan sebagai ke/epatan pengamat dan sumber rela@ terhadap udara. ika sumber dan pengamat bergerak rela@ satu sama lain, pengamat akan mendengar satu bergeser @rekuensi di udara dan masih berbeda bergeser @rekuensi )ika angin berup. ika )arak antara sumber dan pengamat konstan, akan ada dak pernah ada pergeseran >oppler. Q1-.1? 5aru")atuh sal)u adalah pen#erap akusk #ang indah karena men/erminkan sangat sedikit suara #ang menerpan#a.
Superposisi dan Gelombang 5erdiri Q1?.2 Energi dak hilang, namun masih diba$a oleh gelombang pulsa. Seap parkel string masih memiliki energi kinek. ini adalah mirip dengan gerak bandul sederhana. endulum dak berhen pada posisi kesembangan selama osilasi")uga parkel dari string dak berhen di posisi kesembangan string keka dua gelombang ini superimpose. Q1?.8 7ereka bisa, dimanapun dua gelombang hampir /ukup dalam @ase bah$a pemindahan mereka akan menambah membuat perpindahan total lebih besar dari amplitudo salah satu dari dua gelombang asli. Keka dua gelombang sinusoidal satu dimensi dari amplitudo sama mengganggu, ini Kondisi puas seap kali nilai absolut dari selisih @asa antara dua gelombang adalah kurang dari 12( X. Q1?.= !o Energi total dari pasangan gelombang tetap sama. Energi hilang dari Bona inter@erensi destruk@ mun/ul dalam Bona inter@erensi konstruk@. Q1?.? >amping, dan e@ek non"linear dalam getaran mengubah energi getaran men)adi energi internal. Q1?.1( ;he trombone slide dan terompet katup mengubah pan)ang kolom udara di dalam instrumen, untuk mengubah @rekuensi resonansi n#a. Q1?.12 Apa #ang dibutuhkan adalah sebuah garpu tala atau lainn#a murni"tone generator"@rekuensi #ang diinginkan. Strike men#etel garpu dan memek string #ang sesuai pada piano pada saat #ang sama. ika mereka )ustru selaras, Anda akan mendengar nada tunggal tanpa modulasi amplitudo. ika
dua pit/hes sedikit oY, Anda akan mendengar ketukan. Keka mereka bergetar, retune string piano sampai @rekuensi beat pergi ke nol. Q1?.18 A berdiri gelombang getaran kemungkinan khas untuk lon/eng mirip dengan #ang untuk ka/a ditun)ukkan pada Gambar 1?.1-. 5erikut enam )arak node"to"node sesuai di sekitar lingkar pelek. itu lingkar sama dengan ga kali pan)ang gelombang dari gelombang transversal in"and"out bending material. >i negara"negara lain lingkar adalah dua, empat, lima, atau lebih nggi bilangan bulat kali pan)ang gelombang getaran"@rekuensi #ang lebih nggi. 9Wingkar #ang men)adi sama dengan pan)ang gelombang akan mendeskripsikan bel #ang bergerak dari sisi ke sisi tanpa membungkuk, #ang dapat melakukann#a tanpa memproduksi suara.: Won/eng disetel dilemparkan dan berbentuk sehingga beberapa dari getaran ini akan memiliki @rekuensi mereka merupakan harmonik #ang lebih nggi dari /atatan musik, nada mogok. ;ala ini hilang )ika retak berkembang di bel. Sisi retak bergetar sebagai k perut. Energi getaran mungkin /epat diubah men)adi energi internal pada akhir retak, sehingga bel dak berdering untuk begitu lama $aktu. Q1?.1= Zalking membuat bergetar tangan seseorang sedikit. ika @rekuensi gerak ini adalah sama dengan @rekuensi alami kopi tumpah dari sisi ke sisi dalam /angkir, maka getaran besar amplitudo kopi akan membangun dalam resonansi. 6ntuk turun resonansi dan kembali ke kasus normal smallamplitude a gangguan memproduksi hasil amplitudo ke/il, orang tersebut bisa ber)alan lebih /epat, ber)alan lebih lambat, atau mendapatkan se/angkir besar atau lebih ke/il. Atau, bahkan pada resonansi ia dapat mengurangi amplitudo dengan menambahkan redaman, seper dengan mengaduk"serat nggi /epat"memasak oatmeal ke dalam kopi panas. Q1?.1? 5ukan han#a meman/arkan suara #ang sangat lembut ke udara sekitarn#a, garpu tala membuat bergetar papan tulis. >engan luas #ang besar @orum ini terdengar kaku meman/arkan suara ke udara dengan da#a #ang lebih nggi. adi mengalir )auh energi garpu getaran lebih /epat dan garpu berhen bergetar /epat. roses ini men/ontohkan konservasi energi, sebagai energi getaran garpu adalah ditrans@er melalui papan tulis men)adi energi getaran udara. Q1?.2(
Suhu Q10.1 >ua benda dalam kesembangan termal dak perlu berhubungan. ermbangkan dua benda #ang berada dalam kesembangan termal di Gambar 10.1 9/:. ;indakan memisahkan mereka dengan )arak ke/il dak mempengaruhi bagaimana molekul #ang bergerak di dalam baik keberatan, sehingga mereka masih akan berada dalam kesembangan termal.
Q10. astronot ini menga/u pada suhu lunar permukaan, khususn#a & perbedaan 8(( X. ;ermometer akan menda3arkan suhu /airan termometer. karena ada dak ada atmos@er di bulan, termometer dak akan memba/a suhu realiss ke/uali ditempatkan ke dalam tanah bulan. Q10.+ Ekspansi termal dari bola ka/a ter)adi pertama, karena dinding bohlam berada dalam kontak langsung dengan air panas. Kemudian merkuri memanas, dan mengembang. Q10.- engukuran dilakukan dengan pita ba)a dipanaskan akan terlalu pendek tapi han#a dengan @aktor + 1(+ \ " pan)ang diukur. Q10.0 engan meningkatn#a suhu, kuningan mengembang. Fni se/ara e@ek@ akan meningkatkan )arak, d, dari pivot point ke pusat massa pendulum, dan )uga meningkatkan momen inersia pendulum. Karena momen inersia sebanding dengan d2, dan periode 4sik pendulum adalah ; sa#a mgd ' 2J, periode akan meningkat, dan )am akan ber)alan lambat. Q10.1= Seper kenaikan suhu air, mengembang. Kelebihan olume akan tumpah Q10.1- Koe4sien ekspansi logam lebih besar daripada ka/a. Keka air panas di)alankan melalui tabung, kedua ka/a dan tutup berkembang, tetapi pada ngkat #ang berbeda. Karena semua dimensi berkembang, akan ada suhu tertentu di mana diameter bagian dalam tutup telah berkembang lebih dari bagian atas )ar, dan tutup akan lebih mudah untuk menghapus.
Kalor dan
Q2(.- Ada ga si@at #ang perlu dipermbangkan di siniD kondukvitas termal, panas spesi4k, dan massa. dengan kering aluminium, kondukvitas termal aluminium )auh lebih besar dari 9kering: kulit. Fni berar bah$a energi internal dalam aluminium dapat lebih mudah ditrans@er ke atmos@er daripada )ari")ari Anda. ada dasarn#a, kulit Anda berndak sebagai insulator termal untuk beberapa dera)at 9pun intended:. ika aluminium basah, dapat membasahi lapisan luar kulit Anda untuk membuatn#a men)adi konduktor #ang baik dari panas* maka lebih ban#ak energi internal dari aluminium bisa masuk ke Anda. Selan)utn#a, air itu sendiri, dengan massa tambahan dan dengan panas spesi4k rela@ besar dibandingkan dengan aluminium, bisa men)adi signi4kan sumber energi ekstra untuk membakar Anda. >alam islah praks, keka Anda melepaskan panas, sepotong kering aluminium @oil, perpindahan panas segera berakhir. Keka Anda melepaskan sepotong panas dan basah aluminium @oil, air panas menempel pada kulit Anda, melan)utkan trans@er panas, dan menghasilkan lebih ban#ak trans@er energi untuk AndaU Q2(.0 5esarn#a energi #ang tersimpan dalam beton siang hari saat matahari )atuh di atasn#a dilepaskan di malam, mengakibatkan suhu malam rata"rata lebih nggi dari pedesaan. 6dara dingin di pedesaan sekitarn#a memberikan ga#a apung di udara hangat di kota, mendorongn#a ke atas dan bergerak ke kota dalam proses. >engan demikian, angin malam /enderung berup dari satu negara ke kota. Q2(.11 9a: dan 9b: kedua meningkat )umlah sangat ke/il. Q2(.1 a. ika Anda tahu memanaskan spesi4k #ang berbeda dari seng dan tembaga, Anda dapat menentukan @raksi masing"masing dengan memanaskan massa diketahui sen ke suhu a$al tertentu, misaln#a 1(( X C, dan pembuangan mereka ke dalam kuantas #ang dikenal air, di katakan 2( X C. ; suhu akhir akan mengungkapkan logam isiD mpennies /Cu C]! C ; m< C< ; C 2 2 N A1 " a1(( @ X " @ ' a " 2( X @. Karena semua kuantas diketahui, ke/uali , @raksi penn# #ang tembaga akan ditemukan oleh menempatkan di nomor mpennies eksperimental, m<2, ;a4nal@, C]!, dan /Cu. Q2(.1+ genteng adalah konduktor panas #ang lebih baik daripada karpet. >engan demikian, energi dilakukan )auh dari kaki Anda lebih /epat dengan ubin dibandingkan dengan lantai berkarpet. Q2(.1- ;embaga memiliki kondukvitas termal lebih nggi dari ka#u. anas dari api dilakukan melalui tembaga )auh dari kertas, sehingga kertas dak perlu men/apai suhu kindling n#a. itu ka#u dak melakukan panas dari kertas sama mudahn#a seper tembaga, sehingga energi dalam kertas dapat meningkatkan /ukup untuk membuatn#a men#ala. Q2(.10 Anda harus memberikan $aktu untuk aliran energi ke tengah potongan daging. 6ntuk menghindari pembakaran luar, daging harus rela@ )auh dari api. ika lapisan luar dak /har, karbon akan memperlambat aliran energi berikutn#a ke pedalaman. Q2(.21 >i musim dingin menghasilkan dilindungi dari pembekuan. Kapasitas panas bumi #ang begitu nggi bah$a tanah membeku han#a untuk kedalaman beberapa de/imeters di daerah beriklim sedang. Sepan)ang tahun ini Suhu akan tetap hampir konstan sepan)ang hari dan malam. &aktor" @aktor #ang harus dipermbangkan adalah isolasi #ang si@at tanah, dak adan#a )alan bagi energi #ang akan terpan/ar dari atau sa#uran, dan hambatan pembentukan arus konveksi di ke/il, ruang tertutup.
Q2(.2 Sinar matahari memukul pun/ak menghangatkan udara segera di sekitar mereka. 6dara ini, #ang sedikit lebih hangat dan kurang padat daripada udara di sekitarn#a, naik, seper #ang didukung oleh udara dingin dari lembah di ba$ah. 6dara dari lembah mengalir ke arah pun/ak /erah, men/iptakan angin pagi. Q2(.2+ Sedikit air segera atas api menghangat dan mengembang. ingin, air lebih padat mengalir untuk mengambil tempatn#a. konveksi arus ditetapkan. Fni se/ara e@ek@ menghangatkan sebagian besar air sekaligus, )auh lebih /epat daripada itu akan dengan panas sedang dilakukan melalui air dari n#ala api. Q2(.2- Seper di)elaskan dalam )a$aban atas pertan#aan 2(.2+, arus konveksi di dalam air ber@ungsi untuk memba$a lebih dari panas ke dalam air dari gelas kertas daripada memanaskan spesi4k dan kondukvitas termal kertas dan air akan men#arankan. Karena k didih air )auh lebih rendah dari ka#u bakarn#a suhu /angkir, energi ekstra masuk ke dalam air mendidih tersebut. Q2(.20 rang harus menambahkan krim segera keka kopi dituangkan. Kemudian ke/il perbedaan suhu antara kopi dan lingkungan akan mengurangi la)u kehilangan energi selama beberapa menit. Q2(.1 Konveksi. >ek )embatan kehilangan energi dengan /epat ke udara baik di atas dan di ba$ahn#a. Q2(. 9a: av# adalah /ontoh dari proses ini. 9@: ini belum tentu benar. ermbangkan beberapa air /air super dingin, dak stabil tetapi dengan suhu di ba$ah ( X C. >rop dalam sebuah kepingan sal)u atau sebur debu untuk memi/u pembekuan ke dalam es, dan hilangn#a energi internal #ang diukur dengan panas latenn#a @usi benar"benar dapat mendorong n#a suhu up.
;eori Kinek Gas Q21.1 7olekul"molekul dari semua )enis #ang berbeda bertabrakan dengan dinding kontainer, sehingga molekul semua )enis mengerahkan parsial tekanan #ang berkontribusi terhadap tekanan total. molekul"molekul bisa begitu ke/il bah$a mereka bertabrakan dengan satu sama lain rela@ )arang dan seap )enis diberikann#a tekanan parsial seolah"olah )enis lain molekul dak hadir. ika molekul bertabrakan dengan satu lain sering, tabrakan persis melestarikan momentum dan sehingga dak mempengaruhi ga#a total pada dinding. Q21. a. 5egitu gas di/ampur, mereka datang ke termal kesembangan. ersamaan 21.8 memprediksi bah$a helium lebih ringan atom akan rata"rata memiliki ke/epatan #ang lebih besar daripada berat molekul nitrogen. ;abrakan antara berbagai )enis molekul memberikan masing" masing )enis energi kinek rata"rata #ang sama ter)emahan.
Q21.+ alkohol menguap, men#erap energi dari kulit untuk menurunkan suhu kulit. Q21.- Karena volume tetap, densitas gas didinginkan dak bisa berubah, sehingga )alan bebas rata" rata dak dak berubah. &rekuensi tabrakan berkurang karena seap molekul gas memiliki rata"rata #ang lebih rendah ke/epatan. Q21.0 olume balon akan menurun. ;ekanan di dalam balon hampir sama dengan konstan tekanan atmos@er eksterior. Kemudian dari ' n;, volume #ang harus penurunan proporsi dengan suhu absolut. i sisi lain, sebuah atom dak ^padat^, tapi memiliki elektron ke/il"massa bergerak melalui ruang kosong karena mereka mengorbit in. Q21.1- Sebuah molekul diatomik atau poliatomik lebih besar umumn#a akan memiliki @rekuensi #ang lebih rendah getaran. ada suhu kamar, getaran memiliki probabilitas #ang lebih nggi men)adi bersemangat daripada di kurang masi@ molekul. en#erapan energi ke getaran mun/ul dalam memanaskan spesi4k #ang lebih nggi.
7esin Kalor, Entropi, dan hukum kedua ;ermodinamika Q22.1 ertama, e4siensi mesin mobil dak dapat melebihi E4siensi CarnotD dibatasi oleh suhu pembakaran bahan bakar dan suhu lingkungan ke mana knalpot dibuang. Kedua, blok mesin dak dapat diiBinkan untuk pergi di atas suhu tertentu. Kega, seap praks engine memiliki gesekan, pembakaran dak lengkap bahan bakar, dan batas #ang ditetapkan dengan $aktu dan trans@er energi oleh panas. Q22.2
; ; ; h/ h / h " ' 1 " dan dimaksimalkan untuk ;h nggi. Q22.+ !o ua /angkir pada +( X C mengandung )umlah energi #ang sama internal pasangan /angkir panas dan dingin. ;api dak ada energi mengalir dengan panas melalui /onverter men)embatani antara mereka dan dak ada tegangan #ang dihasilkan di seluruh semikonduktor. 9b: Sebuah mesin panas harus mengeluarkan energi gas buang oleh panas. Cangkir dingin men#ediakan $asta@el untuk
men#erap produksi atau energi #ang terbuang oleh panas, #ang memiliki tempat untuk pergi antara dua /angkir sama air hangat. Q22.1 9a: 6ntuk gas ideal berkembang pada suhu konstan, _ _ S Q ; n '' &< G FK ln 2 1 . 9b: 6ntuk ekspansi adiabak reversibel _Q ' (, dan _S ' (. Sebuah gas ideal men)alani ekspansi adiabak ireversibel dapat memiliki nilai posi@ apapun untuk _S sampai nilai #ang diberikan dalam bagian 9a:. Q22.1+ 5ahkan pada suhu dasarn#a konstan, energi harus mengalir oleh panas dari gula ke pemadat lingkungan, untuk meningkatkan entropi lingkungan. 7olekul"molekul air men)adi kurang memerintahkan mereka meninggalkan /airan dalam $adah untuk men/ampur ke seluruh suasana dan hidros@er. >engan demikian entropi lingkungan meningkat, dan hukum kedua men)elaskan situasi dengan benar. Q22.1- Sebuah analogi #ang digunakan oleh Carnot adalah instruk@D air ter)un A terus menerus mengubah energi mekanik men)adi energi internal.
pengurangan lokal di entropi dari satu hal dalam peningkatan terelakkan dalam total entropi alam semesta. Wahan teman sekamar Anda itu menempatkan energi ke dalam ruangan oleh panas. Q22.10 Entah pern#ataan dapat dianggap sebagai analogi instruk@. Kami memilih untuk mengambil pandangan pertama. semua proses memerlukan energi, baik sebagai kandungan energi atau sebagai input energi. Energi kinek #ang dimiliki pada pembentukann#a terus membuat 5umi berputar. Energi #ang dilepaskan oleh nuklir eaksi dalam in matahari drive /ua/a di 5umi dan pada dasarn#a semua proses dalam bios@er. Fntensitas energi sinar matahari mengontrol bagaimana subur hutan atau hutan dapat dan bagaimana menghangatkan planet ini. 7asukan energi #ang terus menerus dak diperlukan untuk gerakan planet ini. konnu masukan energi #ang dibutuhkan untuk hidup karena energi /enderung terus terdegradasi, sebagai panas mengalir ke"suhu #ang lebih rendah tenggelam. ;erus meningkatn#a entropi alam semesta adalah indeks untuk energi trans@er selesai. Q22.21 Sambil membuka ruang antara )ell#beans. ang lebih ke/il lebih sering dapat )atuh ke dalam ruang di ba$ah mereka. Akumulasi permen #ang lebih besar pada orang"orang atas dan lebih ke/il di bagian ba$ah men#iratkan peningkatan ke/il dalam rangka, penurunan ke/il di salah satu kontribusi terhadap total entropi, namun hukum kedua dak dilanggar. ;otal entropi meningkat sebagai sistem menghangat, peningkatan dalam energi internal #ang berasal dari peker)aan dimasukkan ke dalam kotak gemetar dan )uga dari sedikit kehilangan energi gravitasi sebagai ka/ang menetap kompak bersama"sama.
