## Dimensionsanalys - Olika enheter för samma storlek (ex fot, meter mäter båda längd) med olika användningsområden (sjömil på vatten, AU i rymden osv) - Dimension är lite mer abstrakt. Behöver skilja på storheter, man kan inte använda kilogram för att mäta längd. - Ex: samband mellan sträcka (s), hastighet (v) och tid (t) med SI-enheterna m, m/s, s. Välbekant att s = vt. Vad händer med andra enheter, ex s' i mil, v' km/h, t' minuter? - Vill omvandla till SI-enheter. - s = 10000 * s'. - v = 1000 / (60 * 60) * v' - t = 60 * t'. - Ganska skitiga konverteringar. Använd alltid SI-enheter i labben. - Sju grundläggande SI-enheter för sju olika dimensioner. l, m, t vanligast i grundläggande labbar. Historiska definitioner, omdefinierade 2019. - Resterande enheter härldes ur grundenheterna, ex hastighet, kraft, energi osv. - Samma dimension i HL och VL i en formel (om det är en riktig formel). - Inte nödvändigt att alla dimensionskorrekta formler är riktiga formler (alltså inte ett ekvivalenspåstående). - Finns några regler - För summasamband: varje term måste ha rätt dimension. Ex. s = v\_0 * t + at^2 / 2. - Elementära funktioner har, eftersom de approximeras av oändliga polynom, dimensionen 1 inuti. Alltså om ln(x), sin(x), e^x ... => dim(x) == 1. - Dimensionsmässigt: dim(sqrt(x^2 + y^2 + z^2)) == dim(sqrt(x^2)) == dim(x) == L. - etc - Kan kontrollera ett samband (inte lika elegant) med enheter istället för dimension, ex kraftekvationen F = ma. - Enklast om vi har ett produktsamband som hypotes. - EXEMPEL: Dimensionsanalys av en liten massa som pendlar. - Vad kan tänkas påverka periodtiden? - massa - tyngdacceleration - snörlängd - svängningstid - utgångsvinkeln (dimensionslös!) - Ansats: T(l, m, g) = C * l^x * m^y * g^z - Dimensionsekvation: T = L^x * M^y * (LT^-2)^z <=> T^1 * M^0 * L^0 = T^-2z * M^y * L^x+z <=> y = 0, z = -1/2, x = 1/2 <=> T(l, m, g) = C * sqrt(l/g) - EXEMPEL: mer komplext, balkens nedböjning. - Komplext ekvationssystem med tre ekvationer (dimensionssamband) men sex okända (exponenter, ingående storheter). - Ingen entydig lösning, däremot får vi lösning om vi hittar tre exponenter på annan väg genom ex. linjärisering. ## Linjärisering - Vill skriva om uttryck till y = kx + m. - EXEMPEL: Antag potenssambandet T = C * L^k - <=> ln(T) = ln(C * L^k) = k * ln(L) + ln(C) - Tillbaka till balkens nedböjning: Variera endast b: d = c\_b * b^v - <=> ln(d) = v * ln(b) + ln(c\_b) - Anpassa en rät linje, se att den räta linjen har y = -0.97x - 5.16. Rimligt att avrunda till ett snyggt och fint rationellt tal, i det här fallet v = -1. - Sedan variera andra variabler tills dimensionsanalysen fixar biffen. - Fysiker tenderar att leta linjära samband eftersom de är trevliga. Undersök små värden eftersom ex. sqrt är väldigt lik linjära samband för icke-små x. - EXEMPEL: Radioaktivt sönderfall. N = N\_0 * e^(-lambda * t) - <=> ln(N) = -lambda * t + ln(N\_0) ## Linjärisering av summauttryck - Om x -/-> 0/inf när x-->0 så kan det inte vara ett produktsamband. - För större x kommer (förhoppningsvis) den ingående resterande summan vara försumbar. - Behöver kunna jämföra y = D * sqrt(x) + C och y = sqrt(Dx + C) - Testa rita graf med y=y och x=sqrt(x) och rita/jämför med y=y^2, x = Dx + C ## Konstanter - Än en gång ett antal tester med olika värden, sedan antingen medelvärde eller linjärisering och lutning / intercept (om ln). ## Mätningar - Hur tar man fram kompletta modeller från enklare mätningar och resultat? - Saker att tänka på: - Minimera fel - Maxmiera noggranhet - Fundera över möjligheter att öka precisionen: - Längre snören för mer exakt mätdata. - Mät 10 pendelingar och dividera med 10. - Mät flera gånger och ta medelvärde. - Alla mätningar har osäkerhet! - Använd inte orimligt många värdesiffror, 6.2 = 6.20 ± 0.5. - Oftare mer relevant med relativ mätosäkerhet (∆M / M). 1m ± 1cm => 1%, 100m ±1cm => 0.01%. - Felfortplantningsformeln. ## Rapport - Kolla rapportmallen - Kolla rättningsprotokollet (innan inlämning!)