Linköpings universitet: Forskning

Informationsansvarig: Ragnar Erlandsson, raerl@ifm.liu.se
Sidan uppdaterades senast: 2012-01-16
LiU > Forskning > Fråga forskare > Teknik

Linköpings universitet

[ Hoppa direkt till textinnehållet ]

English | Anpassa sidan

LiU > Forskning > Fråga forskare > Teknik

Teknik

Lars, 51: Hur hög är luftfuktigheten i ett passagerarflygplans lastrum? ute temp ca -40 grader

Svar: Lastrummet i ett flygplan är en del av tryckkabinen och har oftast samma temperatur som inne i passagerarutrymmet, men kan även vara lägre. Den relativa luftfuktigheten i kabinen är låg, ca 10% och värdet i lastutrymmet blir då densamma om temperaturen är samma. Om temperaturen i lastrummet är lägre blir den relativa fuktigheten högre trots att det absoluta vatteninnehållet är samma (relativ luftfuktighet anger mängden vattenånga i förhållande till den maximala mängden som luften kan hålla vid en viss temperatur, och ökar därför när temperaturen sjunker eftersom kall luft ej kan innehålla så mycket vattenånga). Skälet till att luften inne i ett flygplan är så torr är att vatteninnehållet i atmosfären utanför är lågt på grund av den låga temperaturen. I länken nedan finns en kalkylator där man kan beräkna hur luftfuktighet, angiven på olika sätt, varierar beroende av tryck och temperaturen. (http://www.cactus2000.de/uk/unit/masshum.shtml)

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Peter, 46: Hur kan det bildas vätgas i kärnkraftverken (Japan)vilket har lett till explosioner? Vart kommer vätgasen ifrån?

Svar: Vätet kommer från en reaktion mellan vatten och grundämnet zirkonium som ingår i det material som omsluter kärnbränslet i härden. Vid hög temperatur bildas väte enligt formeln:

Zr+2H2O->ZrO2+2H2

Det kan ju tyckas märkligt att man väljer ett material som kan alstrar explosivt väte för detta ändamål. Skälet till att detta material används i de rör som omsluter kärnbränslet är att zirkonium har hög genomsläpplighet för neutroner, vilket är viktigt för denna tillämpning.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Andreas 13: Hej! Varför används växelspänning/växelström istället för likspänning/likström i våra vägguttag? Tacksam för svar!

Svar: Fördelen med växelström är att man lätt kan ändra spänningen i en transformator. Detta är mycket viktigt, eftersom det krävs hög spänning för att få låga förluster när elkraften distribueras över långa avstånd. I våra hem vill vi däremot ha relativt låg spänning både av säkerhetsskäl, och för att det är enklare att isolera ledare med lägre spänning. Att växelspänningen är lätt att transformera utnyttjas ju också i diverse elektronikapparater som internt kräver andra spänningar än nätspänningen. Skälet till att bara växelström fungerar i en transformator är att den till skillnad från likströmmen alstrar ett tidsvarierande magnetfält i transformatorns primärlindning (dvs. på ingångssidan) som i sin tur genom induktion alstrar en ström i transformatorns sekundärlindning (utgångssidan). Förhållandet mellan spänningen på transformatorns ut respektive ingång erhålls som förhållandet mellan antal lindningar på respektive sida.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Otto, 59: Hej ! Fins det möjlighet att få ut strömm från en fulladad kondensator utan att man tömmer helt genom en blixturladdning ??
Tack för er tid och svar !!!
Otto

Svar: Blixturladdningen får du om du direkt kortsluter den laddade kondensatorn. Om du istället kopplar in ett motstånd mellan dess poler kommer strömmen att avta gradvis. Strömmens tidsvariation ges då av uttrycket I=(U/R)exp(-t/RC) där U är den ursprungliga spänningen över kondensatorn, C är kondensatorns kapacitans, R är motståndet, t är tiden och exp står för exponentialfunktionen.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Bertil, 66: Ett idealiserat fall: ett grovt rör med en propeller (+ generator) inuti. Jag blåser på ngt sätt i röret och propellern snurrar, tillståndet görs konstant.
Samma mängd luft går in som ut. En del av energin går över till generatorn. Vad händer med luften efter propellern? Lufthastigheten minskar väl men samma luftmängd lämnar ju röret. Om inget händer med temperaturen måste väl trycket öka? Kan det vara så?

Svar: Man kan börja med att betrakta fallet med en vätska som passerar genom ett rör av konstant diameter där det sitter en turbin eller annan mekanism för att utvinna energi. Eftersom röret har samma diameter och vätskan är i det närmaste inkompressibel så kommer strömningshastigheten att vara densamma uppströms och nedströms om turbinen (samma volym måste ju gå in i röret som den som kommer ut under en given tid). Det kan alltså inte vara vattnets rörelseenergi som direkt tas till vara, eftersom den är samma på båda sidor om turbinen. Däremot är trycket högre på inloppssidan, vilket i ett vattenkraftverk beror på att röret kommer från en högre belägen vattenreservoar. Det höga trycket uppströms om turbinen kan betraktas som en form av lägesenergi som i turbinen omvandlas till rörelseenergi. (Även om volymförändringen av en vätska är liten när trycket höjs, så kommer vattenmolekylerna lite närmare varandra vilket leder till att energi lagras i bindningarna som beter sig som komprimerade fjädrar.) I det fall som du beskriver med en gas som passerar turbinen kommer även där trycket att vara högre uppströms om turbinen. Eftersom en gas expanderar när trycket sänks kommer dess hastighet att vara högre nedströms, så i detta faller har alltså även en del av den energi som var associerad med övertrycket omvandlats till rörelseenergi.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

NN, 19: Kan en operasångerska få ett glas att spricka bara med hjälp av sin röst?

Svar: Att ljud med hög nivå och med en frekvens som svarar mot glasets resonansfrekvens kan splittra ett glas är inte konstigt. Varje mekanisk konstruktion har en serie frekvenser som den naturligt svänger med, och om man påverkar konstruktionen med en kraft som varierar med motsvarande frekvens så tillförs successivt mer energi till den mekaniska svängningen hos konstruktionen vilket kan leda till kollaps. Ifall det är möjligt för en människa att sjunga med tillräckligt hög intensitet vid rätt frekvens för att spräcka ett glas har varit omtvistat, men "Mythbusters" på Discovery channel har testat denna myt, se
http://kwc.org/mythbusters/2005/05/mythbusters_breaking_glass_a_r.html
och visat att det är möjligt. Svaret är alltså "Ja, det går".

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Pontus, 17: Hej hur fungerar en luftkonditionerare alltså en AC/DC?
Vad är det för vätska som kyler luften och hur kan det bli varmt på andra? Och vad är det för motor som drivs där inne för det låter ju och vad gör den?

Svar: En luftkonditioneringsapparat är ett exempel på en värmepump, och liknar till sin funktion ett kylskåp. Det fina med en värmepump är att den kan flytta värme, som är en typ av energi, från ett kallare till ett varmare område genom att man tillför mekanisk energi. Om man använder den för att värma och önskar en värmeeffekt av 1 kW så går det dock åt väsentligt mindre effekt till motorn som driver anläggningen, typiskt 0,3 kW. Det är alltså mycket effektivare än att använda ett vanligt el-element, som ger precis lika mycket värme ut som den elektriska effekt man stoppar in.
Tekniskt består en värmepump av en kompressor, en burk där gasen får expandera fritt och två värmeväxlare. Efter att kompressorn har komprimerat kylmediet är det varmt och gasformigt, men efter att ha passerat en värmeväxlare avger det värme och övergår i flytande fas. Sedan får ämnet expandera varvid det kyls. Det passerar sedan den andra värmeväxlaren där kylmediet värms upp (och alltså tar värme från omgivningen) innan det åter komprimeras av kompressorn. I den ena värmeväxlaren avges alltså värme och i den andra upptas värme, dvs värme flyttas från ena sidan till den andra. Ljudet du hör både i en ac-anläggning och i ett kylskåp är den elektriskt drivna kompressorn.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Björn, 21: Hej. Under vilka förhållanden kan det bildas gnistor och starta en eld genom rörelse mellan två saker av stål? Krävs det en stor yta, hög hastighet, stort tryck eller några andra speciella omständigheter? Kan gnistor, eller en eld, uppstå av två släta stålföremål som förs mot eller längs med varandra? Hur är det om det finns rost? Allting förutsatt att något brännbart material finns nära.

Svar: Hej Björn. När två föremål slås mot varandra kommer deras rörelseenergi att omvandlas till värme, vilket i vissa fall kan leda till gnistor, dvs små brinnande fragment av materialet. Materialet skall vara hårt så att små partiklar slits loss, och vid deformeringen erhåller hög temperatur. Materialet, typiskt en metall, skall börja brinna, dvs oxideras vi temperaturen i fråga. Det är också en fördel om materialets specifika värme är låg så att en viss energimängd ger hög temperatur. Om två "släta" stålföremål gnids mot varandra får man alltid friktion eftersom de inte är släta på mikroskopisk nivå och det alltid kommer att ske irreversibla processer i kontaktytan som ger värme. Temperaturen kommer alltså att höjas och om värmen ej leds bort kommer materialet att börja glöda vilket kan leda till lokal smältning vilket händer när ett t.ex. ett lager skär. Om det finns ett rostlager borde det väl slitas bort i början av denna process.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Marie, 15: Hej! Jag läste någonstans att volframtråden i glödlampor är spiraliserad för att minska värmeavledningen till gasen runt om. Hur fungerar detta?

Svar: Det stämmer bra att utformningen av glödtråden görs för att förhindra värmeavledning. I en glödlampa vill man ju ha så hög temperatur som möjligt, eftersom en högre temperatur gör att en större del av den tillförda energin blir till synligt ljus. Den elektriska effekt som lampan drar beror enbart på trådens motstånd eftersom P=V^2/R, där R är motstånd, V spänning och P effekt. Använder man en grov tråd måste den göras väldigt lång, vilket ger stor värmeavgivande yta och därför lägre temperatur. Använder man istället en tunn tråd så blir den kort med liten värmeförlust och hög temperatur, men blir den för tunn så brinner den av tidigt eftersom metall hela tiden förgasas vi den höga temperaturen. Genom att spiralisera tråden först en gång, och sedan linda den redan spirlaiserade tråden i en ny spiral åstadkommer man låg värmeförlust till den omgivande gasen utan att tråden behöver göras alltför tunn.
Du kan läsa om detta och se bilder på hur tråden är lindad på websidan nedan:
http://invsee.eas.asu.edu/nmodules/lightbulbmod/burnout.html

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Victoria, 38: Hej! Min fråga är: Varför är etanol och metanol mer miljövänliga än bensin? Båda innehåller ju kolatomer.

Svar: Skillnaden ligger i att etanolen och metanolen är bio-bränslen, dvs. de har framställts ur nyligen växande biomassa som tog upp samma mängd koldioxid ur atmosfären när de bildades som sedan släpps ut när dess kolatomer förenas med syre i bilmotorn. Detta kretslopp medför att förbränning av biobränsle inte ger något nettotillskott av koldioxid. Bensin däremot är ett fossilt bränsle, vilket även det ursprungligen kommer från biomassa, men dessa växter levde för många miljoner år sedan så här har vi inget kretslopp utan det kommer att handla om ett nettotillskott av koldioxid vilket inte är bra!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Ricardo,15: Då en fusionsreaktor inte kan köras ett par minuter åt gången, är det då möjligt att lagra den energin som skapas för senare bruk?

Svar: Den mest realistiska vägen att alstra energi från en fusionsreaktor är att helt enkelt koka vatten med hjälp av den värme som alstras av de snabba neutroner som bildas och bromsas upp i reaktorns väggar. Vad gäller själva fusionsreaktionen så kan den tänkas ske på två sätt, antingen i ett plasma (joniserad gas) som hålls instängd med hjälp av magnetfält (magnetic confinement), eller genom att beskjuta små vätekulor med starka lasrar (inertial confinement). Av dessa tekniker svarar den magnetiska inneslutningen för största delen av dagens forskning. Med magnetisk inneslutning finns ingen direkt fysikalisk gräns för hur länge plasmat kan "brinna", även om de experiment som görs nu är i form av pulser. Den laserbaserade metoden är ju "pulsad" till sin natur så jag antar att man tänker sig tätt följande pulser i en energiproducerande reaktor. Man får komma ihåg att dagens experiment bedrivs för att studera processerna i sig, och att en kommersiell reaktor ligger långt fram i tiden, många decennier.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Christer, 44: Hej!
Hur räknar man ut belastningen i Watt vid löpning på löpband?
Tack på förhand!

Svar: Om enbart löparen alstrar den effekt som går åt för att driva löpbandet är situationen enkel att analysera som ett mekaniskt problem. Löparen måste då vara förankrad på något sätt och driver sedan löpbandet under sig eller också så måste löpbandet luta. För att begränsa hastigheten måste löpbandet bromsas med en viss kraft, och tillförd effekt blir denna bromskraft gånger hastighet. Uttrycker du kraften i Newton och hastigheten i m/s så får man effekten i Watt (ett mera praktiskt sätt kan vara att mäta det vridmoment man måste bromsa ett hjul med för att hålla konstant hastighet och sedan få effekten som vridmoment gånger vinkelhastighet). Om du istället har en löpare som springer på ett horisontellt löpband som drivs runt av en motor med precis lagom fart för att löparen skall stå still relativt rummet så är situationen helt annorlunda. Om vi bortser från friktionsförluster går det inte åt någon effekt alls för att driva fram bandet med konstant hastighet, och eftersom löparen inte accelererar och inte höjer sin tyngdpunkt kommer varken kroppens rörelseenergi eller lägesenergi att ändras. Löparen överför alltså ingen energi vare sig till bandet eller till sig själv, så tröttheten beror enbart på friktionsförluster. Observera att om man betraktar det som ett rent mekaniskt problem så behövs ingen energitillförsel för att hålla en kropp i rörelse med konstant hastighet om man kan bortse från friktionsförlusterna. Det är enbart när kroppen accelererar respektive höjer sin tyngdpunkt som energi måste tillföras. Eftersom den praktiska effektåtgången för att springa på ett horisontellt löpband endast är av typ "friktionsförluster" behöver man alltså ett samband mellan löphastighet och energiåtgång i kroppen. Den enda skillnaden mellan verklig löpning och löpning på ett band är att man vid verklig löpning har ett luftmotstånd som dock är ganska lågt vid dessa hastigheter. Jag har sett uppgiften att vid joggning i 9 km/h förbränns 2400 kJ/timme vilket svarar mot ca 650 W (1 J=1Ws). I den bifogade länken finns tabeller som anger energiåtgången per minut för olika löphastigheter och kroppsvikter. Det man här kallar "calorie" är egentligen kCal= 4190 Ws. Du skall alltså multiplicera värdena med 4190 och dela med 60 för att omvandla till W.
http://www.brianmac.co.uk/energyexp.htm

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Simon, 15: Hur kommer det sig att ägg klarar så mycket mer tryck "uppifrån" än från sidorna??

Svar: Ett ägg visar sig var en sinnrik mekanisk konstruktion, som utnyttjar samma principer som arkitekter när de bygger valvbågar. Äggskalet kan, liksom sten, motstå mycket starka kompressionskrafter medan det är känsligt för dragspänningar. I en valvbåge kommer gravitationskraften att ge upphov till kompressionskrafter vilket gör den tålig. Den spetsiga sidan på ägget har just formen av en valvbåge, och är alltså mycket tålig mot tryck som är riktat från spetsen. Nedan har du några länkar där du kan läsa om detta.

http://www.4to40.com/QA/index.asp?id=2820&category=science

http://sv.wikipedia.org/wiki/Valvb%C3%A5ge

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Katarina, 23: Hejsan!
Jag undrar hur trafikljus egentligen funkar, varför de ibland slår om till grönt när man kommer cyklandes/åkandes, och om det skiljer sig mellan cykel och bil-trafiklysen? Är det någon sensor i marken eller är det intervallbaserat?
MVH Katarina Holinkova

Svar: De allra flesta trafikljus i Sverige verkar vara kontrollerade av sensorer, även om det nog förekommer sådana som är rent intervallstyrda. De ligger sensorer i marken, normalt av induktiv typ, vilket innebär att de är känsliga för järnföremål. Hur känsliga de är beror på inställningen, men tekniskt skall metallen i en cykelram räcka för att detekteras. Gående måste dock tala om att de kommer genom att trycka på knappen!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fredrika, 25: Hej, Jag har en fundering kring syrgasflöde. På sjukhus kopplar man ofta på syrgas till patienter och beroende på hur lång slangen är blir praxis att syrgasflödet ändras. Är det rätt att ändra på dessa grunder?
Ex. om man bedömer att patienten ska ha 1l syrgas/min och har en 1,5m slang ställer man in flödet på 1l men om slangen är 4,5m ställer man in flödet på 2l med förklaringen att flödet minskar pga slangens längd, så patienten kommer ändå att erhålla 1l syrgas/min.

Är det verkligen så? Borde inte flödet vara konstant givet att slangen är tät?
Tacksam för svar!

Hej Fredrika.

Svar: När man räknar på gasflöden är det väsentligt att man vet exakt vad man menar med "flöde". Om man verkligen mäter i liter/min så kommer mängden gas angivet i t.ex. molekyler/min att variera med trycket eftersom en gas är kompressibel. Vid högre tryck innehåller ju en liter fler molekyler än vid lägre tryck. Nu kan man ta hänsyn till detta, och istället använda enheten mbarliter/min för sitt flöde vilket då svarar mot "verkligt flöde" dvs. molekyler/min om man multiplicerar med en lämplig konstant. Om din regulator korrekt angav flödet i mbarliter/min (eller motsvarande enhet) skulle ditt resonemang vara korrekt, dvs det skulle alltid komma ut den mängd gas som du ställt in, oberoende av slangens längd, givetvis förutsatt att slangen är tät och att man väntat tills man erhållit en jämviktsituation. Om din regulator istället angav flödet i enheten liter/min tycker jag effekten skulle bli den motsatta av vad du beskriver. En lång slang innebär en större tryckskillnad mellan dess ändar, och eftersom utloppet i ditt fall borde ligga vid atmosfärstryck så har en lång slang därför ett högre tryck vid regulatorn än en kort om vi antar samma "verkliga" flöde. För att kompensera för detta borde ett lägre värde (i liter/min) ställas in vid regulatorn när slangen är lång vilket är precis motsatsen av vad du anger! Detta får mig att misstänka att vad du ställer in med din regulator i verkligheten är tryck, fast den är kalibrerad i liter/min vid atmosfärstryck för en viss slanglängd. Om så är fallet kommer den verkliga mängden gas (molekyler/min) att minska med slangens längd, precis som du beskriver, vilket måste kompenseras för. Du kan nog utgå ifrån att man tänkt igenom detta när man gett instruktionerna, så ändra inga inställningar till dina patienter!!

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Sebastian, 36: Tjena. Jag undrar varför värmeavledningsrören på ett kylskåp sitter på baksidan. Värmeavledningen blir ju rätt ineffektiv när kylskåpet står mot väggen. Det bästa vore väl om rören satt på framsidan, eller att man drog rören utomhus, även om det kan bli lite "mekigt".

Svar: Du måste givetvis ha en viss luftcirkulation kring värmeavledningsrören, och tillverkarna anger ju också att det skall finnas luftspalter som sörjer för detta. Att ha rören på framsidan skulle väl göra värmeavledningen lite effektivare i den meningen att deras temperatur skulle varar lite lägre för ett visst värmeflöde, men jag tror inte skillnaden skulle vara stor vad gäller skåpets effektivitet eftersom detta är starkt prioriterat av tillverkarna (om det vore viktigt skulle man väl ha infört fläktarrangemang etc. för att öka cirkulationen bakom skåpet). En uppenbar fördel med att ha rören på framsidan är ju dock att man kan komma åt att rengöra dem, vilket tillverkarna brukar rekommendera att man gör en gång per år (hur många gör det?). Sen har vi den estetiska aspekten, hur många köksdesigners skulle gilla snirklande svarta metallrör längs väggar eller dörrar?

Att montera rören utomhus skulle dock vara tokigt i vårt klimat. Ett kylskåp är fysikaliskt en värmepump, dvs. den använder mekanisk energi (ursprungligen elektrisk) för att flytta värme från skåpets insida till dess utsida. Eftersom det hela tiden läcker in lite värme, måste värmepumpen hela tiden "flytta ut" värmeenergin för att upprätthålla temperaturskillnaden. Den tillförda elektriska energin kommer dock huset till godo i form av värme, vilket ju inte är oväsentligt i vårt klimat. Skulle man montera rören utanför huset skulle man bokstavligt tala elda för kråkorna. (I ett klimat där man istället använder luftkonditionering för att kyla huset skulle det däremot vara en bra ide).

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Anders, 28: Hej! Apropå skidåkning...Vad är skillnaden i att ange en backes lutning i procent eller grader? Hur översätter man tex 78 procents lutning till grader?

Svar: Hej Anders. Det korrekta sättet att ange en lutning i procent är att ta den vertikala förflyttningen och dela den med den med den horisontella förflyttningen (dvs. inte med den sträcka man rör sig när man går längs det sluttande planet). Den kvot du erhåller multipliceras sedan med hundra för att uttrycka den i procent. En 45 graders lutning blir då 100 % vilket säkert en del tycker känns konstigt. Om du tänker dig den horisontella respektive den vertikala sträckan som sidor i en rätvinklig triangel skall man alltså dela den vertikala kateten med den horisontella kateten. Matematiskt är denna kvot tangenten av vinkeln mellan den horisontella kateten och hypotenusan. Genom att ta inversfunktionen kan du översätta kvoten till vinkel, i ditt fall blir då vinkeln arctan(0,78) =37,9 grader. Alternativet skulle vara att dela den vertikala kateten med hypotenusan varvid en 45 graders lutning skulle svar mot 70,7 % och en 90 graders lutning mot 100 %. I detta fall är kvoten sinus av vinkeln. Att detta ställer till huvudbry för fler än dig kan du se i länken nedan. Där kan du också läsa att den förstnämnda definitionen är den som vägverket anger, vilken jag också tycker verkar naturligast. I praktiken kan man nog räkna med att båda definitionerna finns blandade. Att folk grubblar över detta beror nog delvis på att för "normala" väglutningar så blir resultatet relativt lika, tan(30grader)=0,577 medan sin(30grader)=0,5 så lutningarna skulle då bli ca 58% respektive 50%, och för mindre vinklar blir skillnaden ännu mindre.

https://www.flashback.info/showthread.php?t=631774

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Anita, 16: Kommer glödlampan att ersättas av en helt annan uppfinning i framtiden? Eller kommer den att vidareutvecklas i framtiden? funktioner, material m.m.

Svar: Glödlampan har nu varit med oss i mer än 100 år, men nu går det nog mot slutet av sin långa tjänstgöring, av flera skäl. Dels så är en glödlampa ganska ineffektiv, enbart ca 10% av den energi man tillför blir till ljus, resten blir till värme. Dels så har man under senare år kommit på andra konstruktioner som har mycket bättre verkningsgrad (dvs. ger mer ljus för en viss energimängd), som kompakta lysrör och lysdioder vilket är den senaste konkurrenten. På grund av problemen med atmosfärens uppvärmning orsakad av växthuseffekten som är kopplad till koldioxidutsläpp från bl.a. elkraftverk, så kommer energisparande lösningar att bli allt viktigare vilket kommer att påskynda övergången till andra lamptyper.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Elsa, 13: Hur fungerar högtalaren?

Svar: Hej Elsa. Ljud består av tryckvariationer i luften vilka uppstår genom att luftmolekylerna rör sig lite fram och tillbaka från sina jämviktslägen. I en högtalare åstadkommer man normalt detta genom att en pappkon är kopplad till en elektromagnet så att den kan röra sig fram och tillbaks i takt med hur strömmen varierar i magneten. När pappkonen rör sig "puffar" den på de luftmolekyler som ligger närmast, och den störningen går sedan vidare som vågor i luften, på samma sätt som vattenvågor sprider sig om man plaskar i en damm. En skillnad är dock att vattenvågorna sprider sig enbart över en yta, medan ljudvågorna sprider sig i tre dimensioner, alltså åt alla håll ut från högtalarens framsida.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Micke: Jag hörde av en kompis att man tydligen kunde öppna ett fjärrstyrt billås via moblitelenätet, scenario: en person är hemma med radiosändaren till bilen, person 2 är vid bilen t ex nere i stan, via 2 mobiltelefoner (vanligt samtal) så skulle person 1 sända(öppna bilen som vanligt) (hemmifrån) och person 2 skulle hålla högtalaren mot bilen och sen kunna öppna bildörren. Är detta ens möjligt, det låter mer som ett seriöst april-skämt!

Svar: Detta måste vara en skröna, eftersom fjärrstyrda billås tar emot radiovågor från en sändare i nyckeln, och vad du beskriver skulle kräva att låset reagerade på ljudvågor.

Ragnar Erlandson, professor i fysik

Reine, 35: Alla vet ju att man kan köra en bil på vätgas! men ett stort problem är ju att frakta gasen (dyrt, farligt.) men skulle man inte kunna frakta den som Metalliskt väte, och bara tillsätta en droppe vatten i taget till den..el. nått sånt. på de vistet skulle man då kunna göra typ av bränslstavar som man kunde ladda bilen med..
Mvh Reine

Svar: Hej Reine. Det låter ju bra, kruxet är bara att det behövs ett enormt tryck, troligen över en miljon atmosfärer, för att väte skall övergå i metallisk form, så ännu har man ej lyckats framställa metalliskt väte här på jorden. I centrum av solsystemets stora planeter, Jupiter och Saturnus, har man dock förhållanden som gör att väte övergår till metallisk fas, vilket förklarar vissa egenskaper hos dessa himlakroppar. För lagring av väte i bilar finns det tre möjligheter: Lagring som gas i tryckbehållare, lagring i vätskefas vilket kräver extrem låg temperatur samt lagring som metallhydrid, vilket innebär att vätet kan gå in mellan atomerna i metallen Palladium. Det mest praktiska är för närvarande det första alternativet.

Vänligen
Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Marita, 42: Tar batteriet till datorn skada om datorn utsätts för röntgen strålar?

Svar: Jag antar att du tänker på den röntgenstrålning som din dator utsätts för när den undersöks vid flygplatsernas säkerhetskontroll. De strålningsnivåer som kommer ifråga där påverkar inte din dators batteri, även om det i princip inte är otänkbart att stark röntgenstrålning skulle kunna påverka ett batteri.

Vänligen

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Ida, 15: Vad är skillnaden mellan en rymdraket och en rymdfärja? Kan båda bemannas? Är det så att farkosten är en rymdraket tills bränsletankarna släpps i uppskjutningen och att den sen blir en rymdfärja?
mvh / Ida

Svar: Hej Ida. Med rymdfärja menar man helt enkelt en rymdraket som (delvis) kan återanvändas, och för närvarande finns det endast en typ vilket är de amerikanska rymdfärjorna. Ryssarna hade tidigare också en rymdfärja, men den flög aldrig med besättning innan projektet lades ned i samband med tumultet när Sovjetunionen kollapsade. Både rymdfärjor och "vanliga" engångsraketer kan alltså bemannas. Alla ryska och nu även kinesiska bemannade färder görs med engångsraketer. Någon principiell skillnad mellan framdrivningssystemen finns ej, båda farkosterna utnyttjar raketmotorer. En rymdfärja ser dock helt annorlunda ut, eftersom den skall kunna landa som ett vanligt flygplan när den kommit ned i atmosfären igen. Rymdfärjan måste dock vara uppbyggd på ett helt annat sätt än ett vanligt flygplan eftersom den måste klara av den enorma temperaturökning som sker vid återinträdet i atmosfären. Av den anledningen är dess undersida klädd med en speciell typ av värmebeständiga keramikplattor. Även rymdfärjorna har några väsentliga delar som ej följer med på hela färden. När du ser en rymdfärja starta har den två väldiga raketer på sidorna samt en jättelik bränsletank under sig. Dessa delar separerar från färjan strax efter starten, och de utbrända raketerna singlar ned med fallskärmar för att återanvändas medan bränsletanken ej återvinns.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Martin, 14: Hur kan man skicka information med laser?

Svar: I alla digitaltekniska system som datorer och CD-spelare så kodas informationen så att den består av ettor och nollor, vilket man kallar "bitar". Varje bild du ser på datorskärmen och varje musikstycke du lyssnar till på en mp-3 spelare är alltså uppbyggd av en lång sträng ettor och nollor. Att sända över sådan information med en laser är alltså i princip mycket enkelt. En laser är en slags lampa, och man låter den blinka så att ljus= etta och mörker=nolla. Det är alltså i princip samma sak som att sända över ett morse-meddelande genom att blinka med en ficklampa. Eftersom detta kan göras oerhört snabbt kommer man att kunna sända över mycket stora mängder information på kort tid med en laser.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Dhurata, 17: Hej, jag undrar hur man på bästa sätt skall ta sig fram genom is till strand om det är helt friktionsfritt och vindstilla? Jag undrar även om en tyngre bil är säkrare vid kollision än vad en lättare bil?
Sista frågan är; varför huvudet skadas mindre vid användning av cykelhjälm?

Tack på förhand!

Svar: Om du befinner dig på ett underlag som inte ger någon friktion, så måste du på något sätt se till att du lokalt får en viss friktion som kan ge dig en kraft så att du börjar glida. Ett bra sätt att uppnå detta på en isyta är att använda en isdubb, dvs ett spetsigt föremål som slås ned i isen.

Vid en kollision mellan två för övrigt likvärdiga fordon är det alltid bättre att befinna sig i det tyngre, eftersom accelerationen i kollisionsögonblicket blir mindre där. Den större bilen har även längre deformationszoner vilket minskar påfrestningarna på passagerarna.

Effekten av en cykelhjälm är att sprida ut kraften över ett större område av huvudet, samt att minska den acceleration som huvudet utsätts för när det träffar ett hårt föremål. Det förstnämnda minskar risken att kraniet spräcks av något skarpt föremål. För hög acceleration av huvudet kan också ge upphov till hjärnskador så det är viktigt att den begränsas.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Jonas, 19: Jag undrar om vatten under högt tryck kan tränga igenom glas utan att glaset går sönder. Frågan baseras på en myt där det pratas om att gamla fiskare sänker ner glasflöten djupt ner i vattnen. de flesta gånger misslyckades de och vissa gånger lyckades de få upp en kula med vatten i. Kan detta stämma?

Svar: Hej Jonas. Att vanligt glas utan sprickor och defekter skulle släppa igenom vatten tycker jag verkar konstigt. Däremot finns det speciellt "poröst glas" som används inom kemi och fysik som är specialtillverkat för att vara genomsläppligt. Detta glas har produktnamnet Vycor, och du kan läsa mer om det på länkarna nedan.

http://www.corning.com/docs/specialtymaterials/pisheets/Vycor%207930.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Vycor

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Henrik, 28: Hej! Jag har en spole gjord a volfram vars tråd är gjord av tre stycken tunna ihop tvinnade trådar som tillsammans bildar en tråd som är ca 1.4 mm bred, spolen är ca 38 mm lång och 7.6 mm bred och består av 8 varv. Jag behöver få upp spolen till en temperatur på runt 1300 - 1400 grader men inte över det men problemet är att jag inte vet hur jag skall kunna mäta detta eller ens vilken ström/spänning som behövs så jag kan börja skaffa grejer för det.
Tänkte att det kanske finns någon ekvation/formel som kanske lite grovt eller så beskriver vilken temperatur en volframstav/tråd av si och så tjocklek får vid si och så ström och spänning? Har letat som en tok på Internet men utan någon direkt lycka så jag hoppas verkligen att ni kanske kan upplysa mig om detta? Spolen kommer förstås att vara i högvakuum vid dessa temperaturer så det kanske blir mer exakt vid en ev uträkning då.
Tack så mycket för hjälpen!

Mvh Henrik

Svar: Om jag tolkar din fråga rätt så är din tråd ca 0,2 m lång och har en diameter av 1,4 mm. Med ett tabellvärde för volframs resistivitet får jag fram att denna tråd bör ha en resistans R av ca 7 milliOhm. Effektutvecklingen P ges av P=RI^2, så I=(P/R)^1/2. Vilken effektutveckling som svarar mot den temperatur du anger är inte så lätt att veta utan att testa, men det måste rimligen röra sig om många hundra W. Om man testar med 100 W respektive 1000 W i den givna formeln erhålls 120 respektive 380 A med spänningsfall över tråden av 0,8 respektive 2,6 V. Du behöver alltså en rejäl transformator som kan ge mycket ström vid låg spänning. Det är alltså tunga och klumpiga grejor du behöver, eftersom du måste hantera stora strömmar.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fanny, 14: Hej jag undrar hur lång brinntiden är på en glödlampa med skyddgas samt utan?

Svar: Hej Fanny. En vanlig glödlampa brinner ca 1000 timmar innan tråden brinner av. En förutsättning för att en glödlampa skall fungera är att glödtråden är omgiven av vakuum eller skyddsgas, dvs. en gas som inte innehåller syre eller något annat som reagerar lätt med den heta metalltråden. Som skyddsgas kan t.ex. ädelgasen argon användas. Av en slump kom jag hem med en nyköpt glödlampa där glaset var sprucket alldeles efter att jag fått din fråga, så jag fick tillfälle att göra experimentet att se hur länge den brann utan skyddsgas. Tiden glödtråden lyste var för kort att mäta upp med ett stoppur, så den måste ha brunnit av på under en sekund.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Mikael, 29: Jag har en fråga angående hemelektronik. Detta gäller överföring av ljud analogt från en CD-spelare till en förstärkare. Jag har läst på olika forum att det är lämpligt om apparaterna kopplas in på "rätt" sätt i el-uttaget. Detta skall ha att göra med hur fasen är kopplad och når apparaten. Vidare skrivs det att apparaten är designad på ett sådant vis att elektroniken gynnas av att vara inkopplad på rätt sätt. För mig känns det märkligt att man i elektronik för flera tusentas kronor inte bygger elektriska kretsar som håller samma kvalitet oberoende av hur sladden är vänd. Så jag skulle vilja ha en liten redogörelse för hur det hänger ihop.

Tacksam för svar. mvh Mikael

Svar: Hej Mikael. Jag har också sett detta påstående, och jag kan tänka mig att det ligger en viss sanning i det även om effekterna bör vara små. En jordad 1-fasledning består av en fasledare (ena stiftet) som ligger på spänning relativt "nollan" (det andra stiftet) och jord. Nollan och jord är normalt sammankopplade någonstans i fastigheten och ligger alltså i stort sett på samma potential. Om utrustningen ej är sammankopplad med annan utrustning och är ansluten till ett icke-jordat uttag och belägen långt från alla jordade föremål så kan det rimligen inte spela någon roll hur kontakten är vänd, eftersom transformatorn bara ser två ledningar där potentialen varierar sinusformigt mellan dem. Detta är ju dock ett specialfall, och ofta är utrustningen jordad och dessutom sammankopplad med annan utrustning, och då blir asymmetrin mellan fas och nolla tydlig. I den ände av transformatorn där fasledaren går in varierar potentialen med växelspänningens frekvens relativt omgivande jordade chassi, medan transformatorns motsatta anslutningsledning ligger på samma potential som de jordade delarna. Det verkar högst rimligt att dessa skillnader kan ge effekter på inducerade strömmar i närbelägen känslig elektronik. Att det skulle leda till några skador på elektroniken om man vänder åt ena eller andra hållet har jag dock svårt att tänka mig eftersom den är konstruerad för dessa driftsfall. Det är värt att notera att kontakterna i andra länder (t.ex. Storbritannien) är utformade så att man vet var fasledaren hamnar. Det förvånar mig att inte alla gör så, eftersom vårt system innebär att det är 50 % chans att innanmätet på en elapparat ligger på spänning relativt jord även i avslaget tillstånd om strömbrytaren endast bryter ena ledningen.

Hälsningar
Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Sophie, 14: Hej! Jag undrar varför de tre primära färgerna kan bli vitt. tack på förhand.

Svar: Hej Sophie. Att man kan blanda just färgerna rött, grönt och blått för att erhålla alla olika färgnyanser, inklusive vitt, beror på att vårt öga använder känselceller som är känsliga för just dessa tre färger. Alla tekniker som ger färgbilder som färg-TV och färgfotografi är därför konstruerade så att de just blandar dessa tre färger.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Tim, 22: Hur kan alla "urverksklockor" gå så exakt? Även de för länge länge sedan. När det är så många små kugghjul borde de ju vara lätt att de blir lite olika stora. Hur gjorde man förr i tiden för att kunna få dem så exakt utan laser och andra mätmetoder?

Svar: I ett urverk använder man ett fysikaliskt förlopp som har en bestämd svängningstid, vilket gör att små skillnader i friktion hos hjul etc. inte spelar någon roll för urverkets hastighet. Det mest använda systemet var pendeln, vars svängningstid ej beror på utslagets storlek så länge utslaget håller sig under en viss gräns, utan endast beror på längden. Friktion etc. kan alltså. göra att kraften som tillförs pendeln för att hålla den igång varierar så att pendelns utslag kommer att ändras lite, men det kommer alltså inte att påverka hastigheten hos urverket. För att pendeluret skall hålla konstant hastighet är det dock mycket viktigt att pendelns längd inte varierar eftersom det påverkar svängningstiden. Eftersom små temperaturändringar påverkar pendelns längd är det viktigt att man kompenserar för dessa effekter genom att utforma pendel på så sätt att dess tyngdpunkt i förhållande till upphängningspunkten ej varierar. Pendelur med stor noggrannhet var viktiga för navigationen till havs, och redan under tidigt 1700-tal var avvikelsen bara några tiondels sekunder per dygn.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Johan, 30: Hej.Sitter och dividerar kring huruvida en uppvärmning av en tidigare bearbetad ståldetalj (rostfri) kan påverkas av en uppvärmning till 120 grader celsius under 1h. Det vi huvudsakligen har inriktat oss på är kvarvarande formförändringar och molekylstruktur. Enligt min mening skall molekylstrukturen inte påverkas vid så låg temperatus och eventuell formförändring som kvarstår torde bero på tidigare förorsakade spänningar (från den ursprungliga bearbetningen). Inte heller detta borde väl vara aktuellt vid så låg temperatur?
Vid vilka olika temperaturer förändras höglegerat stål på ett kvarstående sätt (under smältpunkten vill säga)?

Svar: Stål är en stor familj av järn-kollegeringar med olika tillsatser av andra metaller för att designa materialets alla funktionella och strukturella egenskaper. Med varje blanding följer olika rekommenderade temperaturområden för att använda det. För de flesta stålsorter är 120 °C inget problem, men för s.k. martensitiska stål som finns i t.ex. kullager så kan det vara på gärdesgården att det stålet mjuknar genom fasomvandling närmare 200 °C. Enkelt uttryckt så är så är martensitiska stål mera värmekänsliga ju hårdare de är från tillverkningen. Likaså kan kraftigt kallbearbetade (valsade, hamrade,..) stål återhämta sig vid ett par hundra grader Celcius pga att atomer byter plats inne i kristallkornen. Då "kryper" materialet och det ge problem en komponent byter form under belastning.

Lars Hultman, professor i fysik

Lovisa, 42: Är det farligt att bada badkar och tappa i strömförande föremål som hårtork, telefon mm? Om det är det, varför?

Svar: Hej Lovisa. Det finns all anledning att vara extra försiktig med alla former av elektrisk utrustning när man befinner sig i en fuktig miljö som ett badrum. Absolut rent vatten är visserligen en dålig ledare som knappt leder någon ström alls, men det räcker med en liten mängd föroreningar för att man skall få elektriskt laddade joner i vattnet som kan rör sig och leda ström. Vad som framför allt gör fuktiga miljöer farliga är att kontaktmotståndet hos huden minskar så att man för en mycket högre ström genom kroppen om man kommer i kontakt med en elektrisk ledare när man är fuktig.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Carina, 58: Jag undrar om en sk ozonmaskin verkligen kan rena dalig lukt och ta bort bakterier.

Svar: Hej Carina. Ozon är en speciell typ av syremolekyl med tre istället för normalt två syreatomer som bl. a. bildas i elektriska gnistor luft. Ozon är extremt kemiskt reaktivt, och därför giftigt eftersom det kan påverka diverse biologiskt viktiga molekyler. Denna egenskap hos ozon används i vattenreningsutrustning där ozonet dödar bakterier och sedan försvinner av sig själv, eftersom det är en instabil molekyl. Ozon har också en extremt kraftig lukt, som man ofta kan känna i närheten av motorer och annan elektrisk utrustning som bildar gnistor. Ozon kan också användas till att ta bort dålig lukt, men detta är inget som man kan göra själv pga. ämnets giftighet. Att de kommersiella ozonmaskiner som finns skulle ha någon större effekt på mängden bakterier i luften verkar otroligt eftersom koncentrationen måste vara mycket låg för att ej överskrida hygieniska gränsvärden. De alstrar i alla fall en speciell lukt, som en del kanske finner frisk.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Katja, 15: Är det möjligt att all TV skulle kunna bli 3D i framtiden?

Svar: Det är nog inte omöjligt, och beror nog mycket på hur tekniken uppfattas av konsumenterna. Tekniskt finns det flera sätt att uppnå 3D effekten, och vanligaste är system som gör att båda ögonen får se en lite annorlunda bild på samma sätt som ett verkligt föremål som befinner sig relativ nära ger lite olika bilder i höger och vänster öga. De system som används vid speciella filmvisningar använder ofta speciella glasögon för att separera vad ögonen ser, men den sortens teknik kommer nog aldrig att bli vanlig i hemmet då det är ganska klumpigt. En TV tillverkare har nyligen visat ett exempel på en 3D skärm som använder små linser framför varje bildpunkt som gör att ögonen hos en betraktare kommer att träffas av olika bilder utan att man bär speciella glasögon. Skulle detta visa sig fungera bra kanske vi kan få se 3D inom en inte alltför avlägsen framtid.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Jonas, 30: Hej. Jag undrar vad som orsakar propellerverkan, dvs att en propeller som driver en båt också har en sidoverkande kraft.

Svar: Om du har en U-båt som går djupt kommer du att ha en helt symmetrisk situation där propellerns verkan dels är en påskjutande kraft, dels ett vridmoment som vill vrida båten i motsatt riktning som propellern roterar. På en ytgående båt blir situationen lite mer komplicerad, eftersom bladen befinner sig djupare under halva delen av sitt varv, och då arbetar i vatten med högre tryck vilket ger en asymmetri som ger en sidokraft som vill trycka aktern åt styrbord om propellern roterar medurs när den betraktas bakifrån. Båten kommer därför att tendera att röra sig åt babord. Även vridmomentet lär kunna ha en effekt, eftersom det innebär att babordssidan av skrovet trycks lite kraftigare mot vattnet är motsatt sida (medurs roterande propeller) och därför bromsas något mer. Detta lär vara ett skäl till att båtar normalt har förarplatsen till höger, vilket i någon mån kompenserar för effekten. Du har ett par länkar nedan som kan vara av intresse.

http://hotel.dominoplaza.com/customer/discarc.nsf/aac936749070f8d7c12568b2003914ba/06DC99E8887607B2C125699E00626F42?OpenDocument

http://www.stingrayboats.com/products/faq/prop_faq.html#p19

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Johannes, 20: Hej! Jag undrar varför en kabel innehåller en massa små virade koppartrådar istället för en enda lite tjockare tråd? Pappa säger att det har något med att elektronerna vandrar snabbare i de yttre delarna av koppartråden. Om någon har tid att förklara vore det roligt.

Svar: Hej Johannes. Vanlig elkabel är normalt ihoptvinnade av tunnare ledare (kardeler) för att gör den böjligare. Din pappa har rätt i att strömmen främst går i ytan på en ledare om frekvensen är hög, men detta spelar ingen roll för vanlig elledning där frekvensen endast är 50 Hz. För ledningar som används för höga frekvenser används ibland en speciell slags tråd (Litz-tråd) där varje tunn ledare isolerats innan de virats samman.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik.

Sofia, 14: I de flesta el ledningar som man ser ute i naturen finns det 3 st olika ledningar, varför just 3 och hur sitter de? Mycket tacksam för svar=)

Svar: Hej Sofia. Att kraftledningarna består av tre lika grova ledningar beror på att man använder s.k. trefassystem där spänningen varierar som en sinusfunktion där spänningstopparna dock är tidsförskjutna mellan ledarna. Varje ledare sägs utgöra en "fas". Det finns flera skäl till att man använder 3-fas: ett är att det blir lättare att erhålla roterande magnetfält som kan driva den roterande delen i en motor, ett annat att kraften på den roterande delen i en generator blir konstant under varje varv så att man undviker vibrationer. En annan fördel är att man inte behöver någon speciell återledare om de tre faserna belastas lika eftersom nettoströmmen i de tre fasledarna då adderar till noll. Ibland kan du se en (eller två) tunna ledare som normalt är monterade högt på stolparna. Detta är s.k. nolledare där det kommer att gå en ström om faserna är olika belastade. En svensk, Jonas Wenström, är känd för sitt bidrag till utvecklingen av 3-fassystem.

I en vanlig 1-fas, jordad, elledning i hemmet hittar du också tre ledare, vilket dock beror på andra saker. Där har du följande tre ledningar: fasledare (brun), neutralledare (blå) och skyddsjord (gul/grön). Färgerna är angivna enligt 2002 års standard, tidigare sladdar kan ha andra färger. Under normal drift ligger fasledaren på 230 V och neutralledaren på noll volt. En strömförbrukare är alltid inkopplad mellan fasledaren och neutralledaren. Skyddsjorden ligger på 0 V och är ansluten till strömförbrukarens hölje och för normalt ingen ström. Om en fasledare av någon anledning skulle komma i kontakt med höljet så leds strömmen direkt till jord istället för att riskera att gå genom kroppen på någon som håller i apparaten.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Sandra, 25 år: Hej. Jag har alltid villjat veta vad en svängningskrets är och vad den används till och vad den består av och hur den funkar osv. Men när jag letar efter svar på dessa så får jag bara korta och avancerade/obegripliga svar. Just därför valde jag att skriva till er och är helt övertygad om att jag skulle få massa bra svar, så skulle bli väldigt tacksam ifall du kunde svar på dessa frågor. / MVH Sandra

Svar: Hej Sandra. En svängningskrets används normalt för att alstra en växelström med hög frekvens, vilket behövs i nästan alla lite mer avancerade elektroniktillämpningar. Högfrekventa växelströmmar är ju t.ex. vad som alstrar radiovågor. I sin enklaste form består en svängningskrets av en kondensator och en induktor. För att beskriva funktionen ordentligt måste man ta till en del matematik, och det är kanske därför du tycker att svaren har varit svårbegripliga. Skall man beskriva det i ord kan man säga att den elektriska energin i kretsen kan vara magnetisk energi i induktorn och/eller elektrisk energi i kondensatorn, och att den hela tiden pendlar mellan dessa två ytterligheter. Matematiken som beskriver förloppet blir exakt samma som beskriver hur en massa som sitter fast med en fjäder kommer att svänga kring sitt jämviktsläge. Vill du studera den matematiska beskrivningen lite närmare kan då gå till websidan:
http://www.nok.se/laromedel/heureka/lararstod/pdf/HeuBKap9.pdf

Vänligen
Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Tommy, 60: Vad betyder (min-1) som förekommer efter varvtal.
Var kommer uttrycket från?
Med vänliga hälsningar
Tommy

Svar: Hej Tommy. Om jag använder tecknet ^ för att markera att man skriver ett tecken snett ovanför föregående ("upphöjt") så betyder A^-1=1/A inom matematiken. Varv/min kan alltså skrivas varv*min^-1 där * betyder gånger. Betydelsen av den beteckning du sett är alltså "varv per minut".

Hälsningar
Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Lars, 67: Bilen är en fantastisk uppfinning.
Men oljan tar snart slut. Som tur är eftersom det förstör Jordens atmosfär.
Mina frågor:
. Kan det i framtiden bli möjligt att framställa små kärnkraftverk som kan monteras i bilar?
. Ställer kravet på en viss kritisk massa till problem?
. Är det omöjligt att komma runt det problemet?
. Skulle det vara möjligt att förvandla kärnenergin direkt till elektricitet.
. Pågår forskning om miniatyrkraftverk?

Förstår att mina frågorna är omöjliga att ge svar på men det skulle vara intressant att få höra någon kunnig spekulera lite.

Lasse, Stenungsund

Svar: Du lär inte få se några bilar som drivs med kärnreaktorer, även om det givetvis vore trevligt om bilen kom tankad för resten av sin livstid när man köpte den... I slutet av 50-talet talade man faktiskt om atomdrivna bilar (se http://www.vanwalree.com/optics/dofderivation.html) I princip skulle det väl gå att driva en bil med kärnkraft, men det skulle vara komplicerat och helt uteslutet med hänsyn till risker med strålning och läckor av radioaktiva ämnen. En konventionell reaktor som baseras på kärnklyvning tror jag är tekniskt svårt pga. den kritiska massan som krävs, vilket du själv antyder, även om jag inte hittat exakta uppgifter på hur liten en reaktor kan byggas. Det går ju bra att få in dem i U-båtar, men det är det minsta jag känner till. Vad som dock skulle vara möjligt tekniskt är energikällor som bygger på radioaktiva preparat som kontinuerligt avger värme, vilken kan omvandlas till elektricitet. Denna teknik används i rymdfarkoster som går så långt från solen att man ej kan använda solpaneler, men ger inga höga effekter. Forskning på "små" kärnkraftverk för el-framställning pågår dock för fullt runt om i världen, men atombilar lär vi få vänta på.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Marie, 4: Vad är det för skillnad mellan jetmotor och raketmotor, eller är det samma sak?

Svar: Både en raketmotor och en jetmotor använder reaktionseffekten för att få en framåtriktad kraft. Det finns en fysikalisk lag som kallas rörelsemängdens bevarande och som har som praktisk konsekvens att om man kastar ett föremål i en riktning så kommer man att påverkas av en kraft i motsatt riktning. I en raketmotor blandas t.ex. flytande syre och flytande väte som antänds, utvidgar sig och strömmar ut bakåt med hög hastighet vilket ger en kraft framåt.. Eftersom raketen har allt som behövs med sig så fungerar den lika bra ute i rymden som i atmosfären. I jetmotorn tas luft in i framtill, blandas med fotogen och antänds varvid den blir varm så att volmen ökar vilket gör att gaserna lämnar motorn med en högre hastighet (=större rörelsemängd) vilket ger en kraft framåt. Eftersom jetmotorn kräver tillgång till luft så fungerar den bara i atmosfären.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Nina, 13: När en rymdfärja närmar sig jorden minskar dess fart från 30 000km/h till ungefär 300km/h. vad är det som bromsar färjan???

Svar: Hej Nina. På den höjd som rymdfärjan befinner sig när den snurrar runt jorden i en omloppsbana finns ingen atmosfär så där rör den sig med en konstant hastighet av ungefär 30.000 km/h som du själv nämner.
När rymdfärjan skall gå ur sin omloppsbana för att landa på jorden slår man på raketmotorn så att den ändrar sin bana lite och går snett in mot jordytan. När den går in i atmosfären får man ett luftmotstånd som blir stort eftersom hastigheten i början är så hög. Den här friktionen mot atmosfären är så kraftig att underdelen av färjan blir glödande het, vilket den är byggd för att klara. Man använder ett speciell slags "kakelplattor" som isolerar bra mot hög temperatur på de delar som luftströmmen träffar. Vartefter rymdfärjan närmar sig jorden så minskar alltså hastigheten när atmosfärens täthet ökar, och i slutfasen kommer den att flyga som ett glidflygplan. Eftersom den inte har något bränsle kvar så gäller det att lyckas med landningen första gången!

Hälsningar
Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Armin, 14: Hej! Vad finns det egentligen inuti en glödlampa? Vilka gaser, metaller etc.?

Svar: Glödtråden som alstrar ljuset är normalt gjord av metallen wolfram, som har en mycket hög smältpunkt (3370 grader C). För att inte tråden skall oxideras och brinna av som den skulle göra om det finns syre närvarande, så måste lampkolven antingen vara evakuerad eller fylld med en icke reaktiv gas. Oftast är glödlampor fyllda med en blandning av argon och kväve, men även ädelgaserna krypton och xenon används. En speciell typ av glödlampor är halogenlamporna där man medvetet blandat in lite av en högreaktiv halogengas (normalt jod). Halogengasen reagerar med wolfram som förångats från glödtråden och hamnat på glaset, varvid det återförs till glödtråden. Denna process kräver dock att glaset håller hög temperatur vilket medför att dessa lampor alltid görs små.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Mattias, 29: Hur fungerar en lasermätare? (avstånd ,hastighet).

Svar: Hej Mattias. Två principer används, dels tidmätning mellan utsänd puls och mottagen reflektion, på samma sätt som ekolod och radar. Dels utnyttjas den s.k. dopplereffekten. I det förstnämnda fallet sänder instrumentet ut en ljuspuls som reflekteras mot ett föremål. Eftersom dubbla avståndet till föremålet är lika med ljushastigheten (som är konstant) multiplicerat med löptiden kan ett instrument kalibreras i avstånd. För hastighetsmätning används ofta dopplereffekten som innebär att det reflekterade ljuset får en något förändrad frekvens än det utsända om det reflekterade föremålet rör sig. Genom att mäta denna frekvensändring kan instrumentet detektera det reflekterande föremålets hastighet, vilket du ev. varit utsatt för om du hamnat i en av polisens fartkontroller.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Peter, 51: Julgrasbelysning.
När en glödtråd brinner av släcks inte hela kedjan. När man skruvar ur en lampa släcks hela slingan. Den förklaring jag kan tänka mig är att det sitter en resistor parallellt med glödtråden i glödlampan. Hur är det?
// Peter

Svar: Knepig fråga! I princip skulle det kunna vara resistorer parallellt med glödtråden i lamporna, men med en sådan lösning skulle effekten som krävs för att driva kedjan bli ungefär den dubbla. Man skulle också kunna tänka sig en lösning där lamporna var parallellkopplade och att det samtidigt fanns en mekanisk brytarfunktion när man skruvade ur en lampa. Om lamporna är seriekopplade eller parallellkopplade ser du ju enkelt genom att kontrollera deras spänning. Är de seriekopplade bör ju märkspänningen vara ungefär lika med nätspänningen delad med antalet lampor. Om lamporna har inbyggda resistorer kan du ju kolla genom att mäta motståndet över en lampa som brunnit ut. Hör gärna av dig om du kommer fram till hur det funkar!

Ragnar Erlandsson, Universitetslektor i fysik.

Urban, 15: Hur kan rälsen sitta fast så att det inte blir solkurvor när man har helsvetsad räls? Förr var det ju mellanrum mellan rälsbitarna så tt de kunde utvidgas.

Svar: Hej Urban. Jag har själv undrat över detta, och hittade ett svar på nätet, se:

http://faktabanken.nu/solkurvor.htm

Som du kan se där, så löses problemet genom att rälsen förspänns så den är lite uttänjd när den läggs. Den är även mycket kraftigt förankrad i betongsyllar. Trots detta, så förekommer problem med solkurvor även idag.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Dan, 48: Hej, i min mekaniska verkstad har jag ett magnetbord som inte är elektriskt utan mekaniskt och genom att "vrida" ett handtag 90 grader blir magnetplattan magnetisk eller omagnetisk. Jag antar att man fysiskt flyttar på polerna i denna, är detta rätt. Den kraft jag åstadkommer med vridningen verkar inte alls stå i proportion med den kraft som bordet har. Ytan är ~15x20cm och håller säkert 3-400kg i vertikal rörelse från bordet.

Svar: Det kan ju inte vara så att du med vredet lyfter en permanentmagnet inne i fästet vertikalt upp från bordet, för då skulle det krävas lika stor kraft som fästet håller med.
När reglaget på magnetfästet är vridet så att det inte fäster antar jag att man låtit ett stycke magnetiskt material "kortsluta" magnetpolerna på en stark permanentmagnet så att huvuddelen av det magnetiska fältet går inne i fästet. När du sedan vrider handtaget vrids det här stycket bort, vilket inte kräver så mycket kraft eftersom rörelseriktningen är vinkelrät mot den magnetiska kraften. De magnetiska kraftlinjerna kommer du att gå ner i järnbordet och låsa fast fästet med stor kraft.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Veronica, 35: Hej! Jag undervisar lärarstuderande vid Karlstads universitet i teknik. Jag har fått en fråga av en av studenterna som jag hoppas kunna få hjälp med att besvara. Han hade sett en bild på en ångturbin i ett kärnkraftverk som bestod av två konformade delar, placerade med den smala sidan mot varandra - typ ett timglas fast liggande. Vad fyller denna konstruktion för funktion och varför räcker det ej med en "enkonad" konstruktion? Som han hade tolkat bilden bestod "konerna" av lameller.

Svar: En ångturbin består dels av turbinblad som är fästade på den roterande delen, dels fasta blad som gör att ångstrålarna träffar de rörliga bladen under rätt vinkel. Det är säkert dessa delar som din elev kallar "lameller". Eftersom ångan expanderar när den går genom turbinen kommer den vartefter att ta up större volym, och därför görs turbinen konformad, med smalaste änden vid ånginsläppet. Eftersom den turbin din elev hänvisar till ser ut som "ett timglas" antar jag att ångan där släpps in i mitten, och sedan får expander ut i båda riktningarna. För bilder och mer inforation om ångturbiner kan du se:
http://www.eng.uct.ac.za/~victor/electric/SteamTurbine.htm

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Janina. 16: Hej, jag håller på att skriva ett skolarbete om TV-apparater. Jag undrar lite vad skillnaden kommer att bli när man byter till digitalt från analogt i höst. Vad är det man byter ut? Varför gör man bytet? Vad gör det för förändring?
tacksam för svar.

Svar: När man sänder något digitalt, så överför man informationen till binära siffror (ettor och nollor) som kan sändas på olika sätt, t.ex. med en radiovåg som i det här fallet med TV sändningar. Den största fördelen med digitala sändningar är att man kan få plats med fler kanaler. En TV-signal har en viss frekvensbredd vilket gör att en sändare endast kan sända ut et begränsat antal TV-program samtidigt. Den digitala tekniken ger dock möjlighet att komprimera informationen innan den sänds, vilket gör att man får plats med ca 5-7 gånger så många TV-program inom samma frekvensområde. En rörlig TV-bild består av en serie stillbilder som sänds snabbt efter varandra. Ett effektivt sätt att komprimera signalen är att man bara överför information om de ändringar som skett mellan bilderna, vilket givetvis är mycket mindre än den informationsmängd som hela bilden innehåller. Detta är dock enbart möjligt med en digital signal. Rent praktiskt kommer bytet till digital-TV att betyda att man måste koppla in en box mellan antennen och TV-mottagaren.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Eric 15: Hej, jag undrar hur ett vindkraftverk fungerar, och om det skulle vara möjligt att sätta en till propeller på andra sidan, dvs så att kraftverket producerar dubbla mängden energi.

Svar: När vinden blåser mot vindkraftverkets turbin kommer en del av rörelseenergin som luften har att överföras till den roterande turbinen och sedan omvandlas till elenergi i en generator. Vindhastigheten bakom vindkraftverken blir alltså lägre än framför, så det är ingen bra ide att placera ett vindkraftverk i lä bakom ett annat.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Marija 16: Kan ett hushåll vara självförsörjande med varmvatten och el i Sverige både vinter och sommartid, genom endast solceller och solfångare? är detta miljövänligt i sådana fall?

Svar: Även om det i princip skulle vara möjligt att bli helt självförsörjande med solel och solvärme, är det knappast realistiskt. Enligt prognoser från forskare inom området skulle man kunna tänka sig att erhålla 50% av värmen från solfångare. Ett problem är att vi ju behöver mest värme på vintern när solen står lågt, vilket innebär att man måste lagra energin mellan årstiderna vilket är kostsamt. För att täcka ett hushålls behov av el krävs 50 kvadratmeter solfångare samt möjlighet att lagra energin från sommar säsongen till vintern. Eftersom de här energiformerna för närvarande inte kan konkurrera ekonomiskt med konventionella energikällor är det en mycket liten procent som kommer från direkt solenergi. De ekonomiska förutsättningarna kan dock ändra sig snabbt om det görs framsteg, t.ex. när det gäller teknologin att omvandla sol till el, där mycket forskning sker. Du kan läsa mer på: http://www.folkkampanjen.se/fakta6.html

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Lucas, 15: Hur fungerar en laser och vad är den bra till?

Svar: Laserljus liknar vanligt ljus, men har en del väldigt speciella egenskaper. Ljus beskrivs ofta som en slags vågor och hos laserljus har man bara en enda våglängd, man säger att det är monokromatiskt. För att man skall få laserljus krävs också att vågornas vågdalar och vågtoppar ligger perfekt ordnad över stort avstånd, vilket man kallar "stor koherenslängd". Laserljus kan alstras från en elektrisk urladdning i en gas om det sker i en speciell kammare med speglar i båda ändarna, där den ena spegeln släpper ut en del av ljuset. Det finns också små elektronikkomponenter som kallas laserdioder som ger laserljus, och det är sådana som nuförtiden används i de flesta tillämpningar. En viktig egenskap hos laserljus är att man kan rikta tunna laserstrålar mycket bättre än strålar med vanligt ljus, och att effekten i en sådan stråle kan vara mycket hög. De här egenskaperna gör att man kan smälta metall och svetsa med laser. Man kan även använda lasermätning för att kontrollera avstånd noga, genom att sända iväg en laserpuls, låta den reflekteras och sedan mäta hur lång tid det tar för den att komma tillbaka. På detta sätt har man t.ex. mätt avståndet till månen med hög noggrannhet. På ett liknande sätt kan man mäta hastigheten på fordon, vilket är vad polisen gör för att sätta fast fartsyndare.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Zandra, 13: hur fungerar en glödlampa?

Svar: Alla föremål som har hög temperatur kommer att lysa, och glödtråden inne i en glödlampa har mycket hög temperatur, ca 3000 grader C. Glödtråden värms upp genom att man driver en elektrisk ström genom den vilket kan beskrivas som att en ström av elektroner går genom tråden. Eftersom det bildas en slags "friktion" mellan elektronerna och metallen som de rör sig igenom kommer det att alstras värme. Materialet i glödtråden är normalt av en metall som heter Wolfram som tål hög temperatur utan att smälta. Det är också viktigt att den inte finns något syre inne i glödlampan, för då skulle glödtråden snabbt oxideras och brinna upp.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Alexander, 15: Hur fungerar en brandvarnare (både med termistor och med fotocell). Hur ser kopplingsschemat ut för en brandvarnare?

Svar. Brandvarnare för hemmabruk är oftast av jonisationstyp. I en sådan ligger en spänning mellan två elektroder där en liten mängd radioaktivt preparat är placerat. Om partikelhalten ökar, vilket är ett tecken på närvaro av brandrök, kommer strålningen från det radioaktiva preparatet att jonisera en del av rökpartiklarna som då kommer att röra sig till en elektrod och ge upphov till en svag ström som kan detekteras. Det finns även brandvarnare där en ljuskälla sänder en stråle genom luften till en detektor, varvid man kan detekterar brandrök genom att ljusintensiteten går ner p.g.a. absorption. Att man skulle använda temperaturavkänning i en brandvarnare känner jag inte till. Metoderna ovan som detekterar brandrök är rimligen mycket bättre. Du kan läsa med om brandvarnare på http://www.deltronic.se/attveta.html

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Per, 35: Hej! Jag lekte lite med en magnet i närheten av en bildskärm och såg lite fenomen jag undrar över. Jag känner till krafterna som bildas på en elektron som går genom ett magnetfällt och inser att magneten borde störa bilden och att det kan flytta bilden. När jag satte en magnetända mot skärmen så fick jag ett vackert färgmönster som fick mig att tänka på uppförstorade pixlarn (ta en titt, skärmen blir normal efter en stunds avstängning). Jag undrar varför mönstret blir som det blir.

Svar: Jag gjorde om ditt experiment på en gammal färgskärm, och såg det tjusiga mönstret av olikfärgade punkter. Min tolkning av fenomenet är som följer: I en färgskärm sitter en tunn metallskärm med precisionsframställda hål, en s.k. skuggmask, alldeles bakom det fluorescerande skiktet,. I detta skikt finns tre sorters fluorescerande material som lyser i rött, grönt respektive blått när det träffas av en elektronstråle. De tre sorternas lysande material är arrangerat i grupper om tre små prickar som är positionerade som hörnen i små liksidiga trianglar och repeteras över hela skärmen. Skuggmaskens uppgift är att se till att den "röda" elektronstrålen endast träffar röda prickar etc. Ett magnetfält kommer, som du känner till, att avlänka elektronstrålarna så de kommer att träffa fel färgprick. Ett svagt fält ger endast en nyansändring, men när fältets styrka ökar kommer strålen att passera över till nästa grupp av prickar vilket då gör att färgen för en viss fältstyrka kommer att bli (ungefär) samma som var avsedd etc. Periodiciteten i färgprickarnas läge på skärmen ger alltså det karaktäristiska mönstret när magneten hålls nära skärmen eftersom fältstyrkan avtar med avståndet till magneten. En förutsättningen är att man har en tillräckligt stark magnet för att strålen skall böjas en sträcka som svarar mot några gånger prickarnas repetitionsavstånd där fältet är som starkast.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Christian, 19: Hej. Jag läste en gång att en del företag inte tillät anställda att ta med mobiltelefoner till viktiga möten eftersom även avstängda mobiltelefoner kan avlyssnas. Stämmer detta och hur är det i så fall möjligt? En avstängd telefon kan väl inte sända?

Svar: En avstängd mobiltelefon sänder inte ut något som kan användas för avlyssning, men det man är rädd för var kanske att någon medvetet skulle ha den på eller ha dolt en inspelningsutrustning i den. Senare mobiltelefoner har ju ofta kameror i sig, och sådana är ej välkomna på all ställen av uppenbara skäl. Man skall också vara medveten om att en mobiltelefon som är påslagen kan avslöja var man befinner sig, även om man inte pratar i den eftersom den hela tiden upprätthåller en kontakt med närmaste basstation.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Johan, 16: Hej. Jag har en fråga angående bilar. Jag går fordonsprogrammet på gymnasiet, där använder vi dock bara bensin/diesel bilar. Så till frågan: Hur drivs en bil som går på vätgas/biogas? Hur går de till i motorn? Hur ser drivlinan ut? Tacksam för svar.

Svar: En biogasdriven bil har en vanlig förbränningsmotor som istället för bensin och luft använder en blandning av biogas och luft som förbränns i cylindrarna.Tekniskt är därför skillnaderna mellan en biogasbil och en vanlig bensindriven bil små, och de flesta biogasbilar kan köras på både biogas och bensin (s.k. bi-fuel bilar), vilket kan vara bra eftersom biogasmackar är förhållandevis sällsynta. Vätgasdrivna bilar kan på samma sätt som biogasbilar använda en vanlig förbränningsmotor som använder en blandning av väte och luft som förbränns i cylindrarna. En vätgasdriven bil kan emellertid också använda bränsleceller som omvandlar väte och syre till elektrisk energi och vatten. En sådan bil har en helt annan teknisk uppbyggnad än de bilar som nu rullar på våra vägar. Istället för förbränningsmotor har den en elmotor som drivkälla. Eftersom vätgasdrivna bilar med bränsleceller enbart ger vatten som restprodukt är de idealiska ur miljösynpunkt, men det återstår ännu många tekniska problem att lösa innan de kan säljas till ett konkurrenskraftigt pris.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Ann-Christin, 40: Hur fungerar ett fjärrstyrt billås? Vilket fysikaliskt fenomen bygger det på? Hur kan man göra unika signaler för varje bil?

Svar: Fjärrstyrda billås finns av olika sorter. En del använder infrarött ljus som vi ej kan se eftersom det har för lång våglängd för att våra ögon skall uppfatta det. Det här är samma princip som de flesta fjärrkontroller man stöter på till TV-apparater etc. Vissa billås använder dock istället en liten radiosändare, vilket ger längre räckvidd, vilket kan vara bra om man vill att bilen skall blinka till på en stor parkering. Oavsett vilken typ av överföring som används så sänds signalen digitalt, dvs. som ettor och nollor. Då är det lätt att programmera elektroniken så att signalen aktiverar låset enbart om rätt kodnyckel sänds tillsammans med öppnings eller stängningskommandot.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Lasse, 26: Som idog användare av text-tv så funderar man givetvis över dess seghet och minimala utveckling. Å ena sidan skickas det en enorm mängd indata för att få till den vanliga bilden å andra sidan tar det en otrolig tid att sända info om ungefär 500 sidor text. Om jag förstår det rätt så sänds alla sidor i serie så att t ex sid 202 sänds ca var 25e sekund, vilket skulle innebära 500/25 = 20 sidor per sekund. Jag vet att text-tv sänds analogt och antar att ljud och bild skickas separat och att text-tv sänds ihop med data för bilden. Beror segheten på att "bandbredden" är fylld och varför skickas i så fall inte text-tvinfon separat? Text-tv uppkom väl i och för sig för att det fanns lite extra plats bland bilddatan + att det skulle bli en bra service för döva, men den har ju minst sagt tagit större proportioner. I och med digital-tv:s intåg antar jag att text-tv kan få en ny vår Med vänlig hälsning /Lars

Svar: Som du antar så åker text-tv informationen snålskjuts på bildsignalen. Den ligger kodad i de "dolda linjer" som finns i varje bild som sänds ut. Det handlar om envägskommunikation, så precis som du antar så sänds text-sidorna ut i ordning, så när man har knappat in en sida är det bara att vänta, typiskt 15 sekunder i genomsnitt. Nu har ju de flesta TV apparater minne som lägger upp de sidor som har kommit in så det går snabbt att plocka in åtminstone de sidor som ligger omedelbart ovanför den man tittar på. Den här tekniken har 25 år på nacken och lär i nuvarande form dö ut med analog tv som ju sjunger på sista versen. För digital tv kan vi vänta oss mer avancerade lösningar som du kan läsa mer om på BBC web-sida om teletext, se: http://teletext.mb21.co.uk/links.shtml#tech

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Magnus, 24: Hej, jag undrar vad det är för slags sensorer som får bilens (vissa nya bilar) vindrutetorkare att starta vid regn/fukt? Tack på förhand!

Svar: Hej Magnus. Regndetektorerna på bilar använder en optisk teknik. Vindrutan belyses inifrån med ett antal strålar av infrarött ljus, vars reflektion ändras om en vattendroppe finns just där strålen träffar. Genom att signalbehandla sådana signaler från ett stort antal punkter kan man bestämma om det regnar, och hur mycket.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Nisse, 21: Jag såg ett intressant program på Discovery om reaktordrivna flygplan (60-tal). Tanken var att man tog in luften i reaktorn där den fick väldigt hög temperatur för att sedan blåsas ut. Men projektet stötte på mycket svårigheter bla nedsmutsad luft och hög vikt pga reaktorn. Så jag undrar om det har skissats något mer på den iden, kan man med dagens material få ner vikten och minska strålningen?

Svar: Både amerikanarna och ryssarna arbetade aktivt på att utveckla ett atomdrivet flygplan, men vad gäller amerikanarna avslutades programmet 1961 efter 15 år och sju miljarder dollar. En intressant genomgång av såväl tekniken som politiken kring denna utveckling finns på följande websida: http://www.megazone.org/ANP/
Problemen med atomdrivna flygplan är uppenbara. Reaktorer är tunga eftersom de kräver strålskydd som av fysikaliska skäl ej kan göras speciellt lätt. Säkerhetsaspekterna är givetvis också extremt komplicerade. Även om det med dagens teknologi rent tekniskt skulle vara lättare att bygga ett atomdrivet flygplan än för 40 år sedan så skulle det säkerligen vara en totalt dödfödd idé med tanke på vilka risker det skulle innebära att flyga runt med högaktivt material.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Emelie, 20: Hur kom människan på att man kunde omvandla naturämnen som stål koppar etc. till "sladdar"/"Kablar" som kan leda elektricitet? Någon måste har kommit på att man kan framställa koppar, järn och alla de trådar som finns.. Mycket tacksam för svar!

Svar: Alla normala sladdar består av en metall omgiven av ett isolerand hölje. Alla metaller leder elektricitet, men oftast används koppar som är en utmärkt ledare och samtidigt relativt billigt. Metaller har ju människan kunnat renframställa sedan bronsåldern, så de fanns ju redan till hands när man började göra experiment med elektricitet i slutet av 1700 talet. Att just metaller har den speciella egenskapen att leda ström var lätt att fastställa genom experiment så den upptäckten kan knappast tillskrivas någon speciell person. Det isolerande ytterhöljet gjorde förr av textilmaterial och gummi, men nu dominerar olika sorters plaster. För att få god ledningsförmåga är det viktigt att metallen är fri från föroreningar.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Johanna, 15: Jag undrar hur en GPS fungerar och vem som uppfann den?

Svar: GPS står för Global Positioning System och är ett avancerat system för att bestämma en punkts position med hjälp av satelliter. Principen för GPS är egentligen väldigt enkel. Varje satellit (det finns 23 stycken) har en oerhört noggrann klocka (s.k. atomur) ombord, så om man vet var en satellit befinner sig relativt jorden och mäter tiden när man tar emot dess signal så vet man också avståndet till satelliten. Genom att mäta avståndet till flera satelliter samtidigt kan man bestämma sin position. Tänk dig att du har en karta och vet avståndet till tre orter. Om du lägger ut snören av rätt längd så kommer det bara att stämma för en punkt, och du vet alltså var du är. I praktiken är givetvis GPS mycket mer komplicerat, men principen är densamma. Någon speciell uppfinnare känner jag inte till, men systemet utvecklades inom det amerikanska försvaret men har sedan det uppfanns fått allt större civil betydelse.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Ola, 14: Hur fungerar en raketmotor?

Svar: En raketmotor är en reaktionsmotor. Grundprincipen är den att varje reaktion har en motreaktion. En enkel raketmotor får man genom att blåsa upp en ballong och släppa iväg den (utan att knyta). Luften i ballongen "kastas" iväg åt ett håll vilket gör att ballongen åker iväg åt ett annat. I en raketmotor så är det bränslet i gasform som "kastas" i en riktning, och raketen åker iväg åt andra hållet. Det finns olika slags raketmotorer. Den enklaste (och den som uppfanns först) använder fast bränsle. Raketbränslet utgörs av ett slags krutblandning som inte exploderar utan istället brinner under en kort tidsperiod. Den här typen används t.ex. i missiler men också i USA:s rymdfärja (Space shuttle) där två hjälpraketer som används i början av rymdfärden är krutdrivna. Fastbränsleraketer är enkla och billiga, men en stor nackdel med den här typen av raketmotorer är att motorn inte kan styras, inte ens stoppas eller tändas på nytt. Vill man kunna styra förloppet kan man använda flytande bränsle i en s.k. vätskeraketmotor. Huvudmotorn i USA:s rymdfärja är en sådan. I en brännkammare blandas bränsle (t.ex. flytande väte) och oxidator (t.ex. flytande syre) med varandra för att reagera med varandra. Vid förbränningen övergår bränslet i gasform, och det höga trycket i brännkammaren gör att den heta gasen sprutas ut genom munstycket med en väldig hastighet. Formen på munstycket gör att hastigheten ökar ytterligare. Dragkraften från motorn styrs alltså av trycket i brännkammaren. För att en tung raket ska kunna förflyttas krävs en enorm acceleration, och raketmotorn blir mycket varm och behöver kylas. Ibland kan detta göras genom att bränslet används som kylmedium.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Torbjörn, 50: Diesel motor med högspännings generator (6000V)Motorn är på 2000kw men den trippar ut vid 1300kw (bränsle pumparna visar då max. bränsle tillförsel). någon har talat om att det är den reaktiva lasten som gör att generatorn trippar kan det stämma och vad är egentligen reaktiv last.

Svar: Reaktiv last: När man mäter effekt så kan man mäta på olika sätt. Om man multiplicerar strömmens och spänningens storlek får man ett ibland felaktigt mått som kallas skenbar effekt. Den effekt som blir till värme, alternativt används till något nyttigt, kallas aktiv effekt. Den reaktiva lasten har med skillnaden mellan skenbar och aktiv effekt att göra. Den reaktiva delen uppstår då den komponent man mäter på har antingen en kondensator eller spolverkan. Kondensatorn eller spolen gör nämligen att strömmen och spänningen blir förskjutna i förhållande till varandra och storleken på förskjutningen avgör hur stor den reaktiva delen blir i förhållande till den aktiva. Slutsatsen blir att den effekt man mäter om man bara använder strömens och spänningens storlek utan 'faskompensering' alltid blir större eller lika med den aktiva effekten. (Ps = Pa*sqrt(1+(Pr/Pa)^2)) Motor: Vad gäller motorn så ska den alltså kunna leverera 2000kW. Hur mycket den levererar när 'bränslepumparna står på max' beror på varvtalet. Om varvtalet är låst till optimalt varvtal borde den alltså kunna leverera precis 2000kW. Om varvtalet däremot är låst till ett lägre varvtal så blir således effekten lägre. Om motorn verkligen levererar 2000kW så borde mätvärdet bli 2000kW eller mer när man mäter på lasten. Om motorn har ett reglersystem som begränsar den till 2000kW så kan det vara så att reglersystemet mäter den skenbara effekten och således begränsar den skenbara effekten till 2000kW och den egentliga effekten kan då bli t.ex. 1300kW. Eftersom 'bränslepumparna står på max' måste då alltså varvtalet vara mindre än det optimala. Om man inte bryr sig om frekvensen på utspänningen är det möjligt att ha ett sådant system och då är alltså inte uttalandet orimligt. Det kan dock även bero på andra saker men för att kunna svara exakt så måste man veta mer om hur man har mätt och hur motorn styrs.

Mvh Per Öberg

Sandra, 15: Går det att uppfinna en apparat som städar åt en?

Svar: Det beror på vad du menar med en apparat som städar. Det finns idag självgående dammsugare att köpa som sköter dammsugningen helt automatiskt. Att konstruera en apparat som plockar undan är dock svårare. Det handlar ju inte bara om att plocka undan utan dessutom lägga rätt sak på rätt plats. Apparaten måste alltså dels kunna känna igen vad det är för något den plockar upp, dels veta var just den saken ska vara. Igenkänningen kan göras med någon form av bildbehandling, men dessutom måste man i förväg "programmera" apparaten och tala om var allting ska vara. Eftersom saker tillkommer så måste det göras på en generell nivå "tidningar ska vara i tidningskorgen och böcker i bokhyllan". Och att skilja på exempelvis en tidning, en bok och en räkning kanske inte är så lätt!

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Sara,15: Hejsan. Jag undrar vilket årtal och vem som uppfann det första tåget. Är tacksam för svar.

Svar: Tidigt användes vagnar på räls som drogs av hästar. Det första ångdrivna lokomotivet byggdes av Richard Trevithick 1804 i England. Det var dock för tungt för att kunna användas, och vidareutveckling krävdes. Redan 1812-1813 byggde man lok som användas i brittiska gruvor. Den första järnvägslinjen mellan två större städer öppnades 1830 mellan Liverpool och Manchester. För att avgöra vem som skulle få kontraktet att bygga lokomotiv till banan anordnades en tävling. Far och son George och Robert Stephenson vann tävlingen med sin konstruktion "Rocket".

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Fanny, 14 år: Hur fungerar ett kylskåp? Vad heter vätskan i ett kylskåp?

Svar: Grundprincipen i ett kylskåp är att en vätska som övergår i gasform absorberar (tar upp) värme. Det är samma princip som gör att du känner dig kall om du är blöt. När vattnet avdunstar (dvs övergår i gasform) absorberar det värme vilket gör att du blir kall. I ett kylskåp cirkulerar ett så kallat köldmedium i en sluten krets bestående av förångare, kompressor och kondensor. Köldmediet växlar mellan att vara i gasform och i vätskeform. I förångaren (rören på insidan i kylskåpet) avdunstar vätskan och övergår i gasform. För att vätskan ska förångas behövs värme, och värmen som behövs tas upp från luften inuti kylskåpet. Därmed sänks temperaturen i kylskåpet. Från rören inuti kylskåpet sugs gasen till kompressorn som komprimerar (trycker ihop) gasen. När gasen trycks ihop ökar både trycket och temperaturen. Det är kompressorn som låter från kylskåpet då och då. Ångan förs sedan till kondensorn (rören på utsidan av kylskåpet). I kondensorn avges värme till den omgivande luften. Köldmediets temperatur sjunker och gasen övergår i vätskeform. Därefter förs vätskan genom en strypventil eller expansionsventil från kondensorn till förångaren. Vätskan går då från ett område med mycket högt tryck i rören på utsidan av kylskåpet (kondensorn) till rören inuti kylskåpet (förångaren) där trycket är lågt. Strypventilens uppgift är att se till att tryckskillnaden bibehålls. Eftersom trycket är lågt i förångaren kommer vätskan att avdunsta, dvs övergå i gasform, och allt börjar om från början igen.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Michaela, 19 år: För en tid sedan läste jag en notis/mindre artikel om en slags motordriven (tror jag att den var) cykel som styrdes genom att den läste av hjärnans elektriska impulser. För det första stämmer detta? Och för det andra var kan jag läsa mer om detta?

Svar: Jag har inte hört talas om cykeln som du frågar efter. Och det beror också på vad du menar med styrs av elektriska impulser. Om hela reglerproblemet avses (dvs även att balansera cykeln) så tror jag det är omöjligt. Det är mycket svårt att cykla! Däremot kanske det går att styra i den meningen att man cyklar dit man vill. Jag har gjort en snabb sökning men inte fått fram något den vägen.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Jasmin, 15 år: Hej! Jag undrar hur en mobiltelefon fungerar (med nät och så) och vad dess skillnad med en vanlig telefon är?

Svar: Jag ska börja med att göra en liknelse med fast telefoni. Din fasta telefon hemma har en egen kopparkabel kopplad till en kopplingsstation i eller i närheten av ditt bostadsområde. Dessa ser ofta ut som små anonyma fönsterlösa tegelhus som man inte lägger märke till. Normalt kommer det flera tusen telefontrådar till varje station. Telia äger stationerna, och sedan kan olika företag köpa rätten att använda din koppartråd, men Telia tar fortfarande ut en s k nätavgift.

Mobiltelefoner använder radiovågor i ställer för koppartråd. Telefonstationerna ersätts av s k basstationer som består av en antenn (ibland väl synlig och fristående, ibland gömd på ett tak) samt en liten hytt med dator. Varje mobiloperatör bygger och äger sina egna basstationer. Så länge du har telefonen påslagen håller systemet koll på vilken basstation som ligger närmast dig, och när du pratar får du tilldelat en radiokanal, som man kan likna vid en osynlig kopparkabel, till den närmaste basstationen. Alla basstationer och kopplingsstationer är sammankopplade med fibertråd i ett stort nät som förbinder hela världen.

Fredrik Gustafsson
Professor i kommunikationssystem

Stina, 15 år: Hej! Kan du berätta lite om TVn? Typ, hur den fungerar, fjärrkontroller och uppbyggnad. Tack på förhand / Stina

Svar: TV bygger på att hjärnan "luras" på två sätt:

1) En TV-bild byggs upp av mer än 400 000 små punkter som hjärnan sätter ihop till en bild.
2) Ett antal stillbilder som visas i snabb följd sätter hjärnan ihop till en rörlig bild. För att detta ska fungera krävs minst 15 bilder per sekund.

Grunden för en vanlig TV är katodstråleröret. Katoden fungerar ungefär som glödtråden i en glödlampa, men istället för ljus skickas elektroner iväg. Elektroner är negativt laddade och för att sätta fart på dem använder man en hög positiv spänning som gör att de accelereras mot skärmen. För att styra elektronstrålen så att den hamnar på precis rätt punkt används elektromagneter som sitter monterade på bildrörets hals.. På insidan av TV-skärmen finns en mask med hål i så att strålen endast släpps igenom vid dessa hål. Hålen är i sin tur indelade i tre olika fält som är täckta av fosfor i tre olika färger: röd, grön och blå. När fosforn träffas av elektronstrålen sänds ljus av respektive färg ut. I en TV behövs därmed tre elektronstrålar för att skapa röd, grön och blå färg. Alla andra färger fås sedan genom att kombinera dessa tre. T.ex. fås vitt genom att alla är på max och svart genom att alla är avstängda. Signalen från antennen eller videon anger intensitet för respektive färg. Skärmen skannas av dvs en rad i taget skickas ut.

Ljudet skickas separat och det är därför det ibland kan komma ur fas så att läpprörelser inte stämmer med ljudet.

Fjärrkontrollen skickar ett meddelande till en speciell mottagare på TV:n med infrarött ljus dvs ljus som inte vi människor kan se. Det är därför fjärrkontrollen inte fungerar om någon står i vägen. Mer information på engelska och mycket illustrativa bilder finns på http://entertainment.howstuffworks.com/tv.htm.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Ida, 12 år: Hur fungerar en mikrovågsugn?

Svar: I en mikrovågsugn omvandlas elektricitet till mikrovågor som i sin tur värmer maten. Mikrovågorna är radiovågor av en speciell våglängd (c.12 cm). Det speciella med mikrovågorna är att deras energi tas upp av vatten och fett, men inte av många sorters plast, glas och porslin. När mikrovågorna träffar vattenatomer och fettatomer sätts dessa i rörelse. Denna rörelse gör att det blir varmt och maten värms. Eftersom det är själva atomerna i maten som värms upp fås inga värmeförluster, det finns t.ex. ingen kastrull som ska värmas upp först. Själva ugnen förblir i stort sett kall. I vanliga fall (på spisen eller i ugnen) värms maten genom att värme sprids från kokkärlet till matens yta och sedan vidare inåt. Detta gör att ytan värms mer än det inre vilket gör att maten får färg vid t.ex. stekning eller grillning. I en mikrovågsugn värms i stället alla delar av maten samtidigt. En annan speciell egenskap med den valda våglängden är att det går att göra dörrarna täta. Det är alltså ingen risk att mikrovågor tränger ut utanför mikrovågsugnen.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Mattias, 14 år: Hej!! Hur mycket var klockan när den uppfanns? eller Hur visste man vad klockan var innan själva klockan uppfunnits?

Svar:Innan klockor fanns gick man efter solen. Genom att se hur högt solen stod på himlen kunde man avgöra hur sent det var på dagen. De första klockorna var solur som bygger just på solens vandring på himlen. Genom att följa skuggan efter en pinne kan man avläsa vad klockan är. För länge sedan hade man inget behov av att veta exakt vad klockan var, det kom först med det moderna samhället med dess krav på att passa tider. Länge följde alla orter sin lokala tid, dvs klockan var precis 12 när solen stod som högst. Behovet av en gemensam tid kom med tågens utbredning och behovet av att skapa en tidtabell. Det blev helt enkelt för komplicerat med alla lokala tider och man delade upp jorden i de tidszoner som används idag.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Marija, 15 år: Hej! Hur fungerar en balansvåg? Vem uppfann den? Vad den kan användas till?

Svar: En balansvåg används för viktmätning. En enkel balansvåg kan man själv konstruera genom att ta en pinne där man sätter fast t.ex. en påse i vardera änden. I den ena påsen lägger man jämförelsevikten och i den andra det man vill väga. Om påsarna väger lika mycket kan man balansera pinnen på mitten, annars väger den ner åt det håll där det är tyngst. Viktmätningen i en balansvåg bygger alltså på jämvikt mellan två massor som finns på var sin sida av en balanspunkt. Det går också att konstruera balansvågar där balansarmarna inte är lika långa och exempel på sådana balansvågar är besman och skjutviktsvåg. Ett exempel på en skjutviktsvåg är en gammaldags hushållsvåg. Ett annat exempel är den typ av våg som har varit vanlig för att väga t.ex. skolbarn i skolan. Den enklaste formen av balansvåg användes i Egypten för kanske 5800 år sedan.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Ziad, 15 år: Hejsan! Vad innehåller ett bilbatteri?

Svar: Här kommer ett svar hämtat från Bosch Automotive Handbook:

Ett bilbatteris innehållsförteckning:
* 6 blyplattor (celler) som är seriekopplade
* Isolerande material mellan cellerna så det inte blir kortslutning. Om det blir kortslutning kan batteriet i värsta fall explodera.
* Svavelsyra blandat med vatten = elektrolyt. Vissa batterier har små lock som man kan öppna för att fylla på destillerat vatten.
* Plasthölje (oftast en plast som kallas för polypropylen)
* 2 anslutningar (poler). Du kan se anslutningen till den första och sista cellen överst på batteriet där de grova kablarna till bilen är anslutna.

För ytterligare information finns det några bra länkar till sidor på engelska:
http://science.howstuffworks.com/battery.htm
http://science.howstuffworks.com/framed.htm?parent=battery.htm&url=http://www.4u
nique.com/battery/battery_tutorial.htm

Per Andersson, fordonssystem

Rebecca Gyllencreutz, 23: Jag och min sambo undrar hur magnetiska tåg fungerar (såna där som finns i japan)?!

Svar: Magnetiska tåg eller egentligen magnetsvävande tåg kallas också maglevtåg där maglev är en förkortning för magnetisk levitation. Grundprincipen är samma som när man försöker föra samman två magneter med samma pol mot varandra. Magneterna stöter ifrån (repellerar) varandra och i ett magnetsvävande tåg så resulterar detta i att tåget svävar.

Magnetfältet åstadkoms med hjälp av elektromagneter dels på undersidan av tåget dels på spåret. Dessa elektromagneter repellerar varandra och tåget svävar. Genom att använda elektromagneter kan man skapa ett mycket starkt magnetiskt fält som kan styras så att det varierar på önskat sätt. Magneterna framför tåget drar tåget till sig, medan de bakom skjuter på, och därmed sätts tåget i rörelse.

Eftersom tåget svävar saknas friktion mot marken. Detta gör att tågen kan gå mycket fort, upp till 500 km/h.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Albert, 54 år: Hur fungerar telefonen?

Svar: En telefon består huvudsakligen av tre delar: mikrofon, överföring via en ledning och högtalare. Mikrofonen och högtalaren sitter i själva telefonen.

Ljud består av vibrationer i luften, ljudvågor. I en telefon skapas en elektrisk kopia av ljudvågorna, en så kallad analog signal, genom att ett membran i en mikrofon fås att vibrera. På så vis omvandlas talet till elektrisk ström. Förr kopplades två telefoner via en växel ihop med varandra på en ledning. Idag kodas den analoga signalen digitalt (dvs som en följd av ettor och nollor). Följden av ettor och nollor delas upp i olika bitar, s.k. digitala paket. Fördelen med att koda talet digitalt är att många kan använda samma ledning samtidigt, dvs flera olika användare skickar sina digitala paket till respektive mottagarens telefon via samma ledning. Hos mottagaren avkodas den digitala signalen och omvandlas till en analog signal som i en högtalare blir till ljudvågor igen.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Annicka Moser, 13: När uppfanns den först kameran och av vem?

Svar: Det är svårt att säga vem som egentligen uppfann kameran, men den första användbara metoden för fotografering konstruerades av Nicéphore Niepce och L.J.M. Daguerre som 1829 började arbeta tillsammans. De använde en försilvrad kopparplåt som behandlades med jodånga för att den skulle bli ljuskänslig. Bilden framkallades sedan i kvicksilverånga. Långt tidigare kände man till principen för en kamera (1500-talet) och att det fanns ljuskänsliga material (1700-talet). Det stora problemet var att fixera bilden så att den kunde bevaras för framtiden. Den äldsta bevarade bilden är från 1826 då Nicéphore Niepce fotograferade utsikten från ett fönster.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Bubbas, 20 år: Hur fungerar en slagruta? Det verkar som att det bara fungerar för vissa människor, eller är det bara en fråga om att lära sig att tolka olika signaler? Det verkar ju uppenbarligen fungera. Vad är den vetenskapliga förklaringen?

Svar: Mig veterligen finns ingen vetenskaplig förklaring till hur (eller att) en slagruta fungerar. Kanske påverkas slagrutan av omedvetna rörelser hos den som håller i den, vilket kan göra att den pekar åt ena eller andra hållet.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Helle, 49 år: Hur fungerar en stegräknare?

Svar: En stegräknare innehåller en pendel som gör ett utslag för varje steg (eller rättare sagt för varje gång stegräknaren rör sig). Pendeln är kopplad till ett ränkeverk som räknar varje pendelutslag.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Susanne Holm, 14 år: Hur fungerar en brandvarnare?

Svar: Hej Susanne! En brandvarnare består av en rökdetektor och någonting som ger en signal när rökdetektorn har detekterat, märkt av, rök. Den vanligaste typen av brandvarnare består av två plattor med luft emellan. Plattorna är anslutna till ett batteri. Vid plattan som är ansluten till minuspolen på batteriet finns en mycket liten mängd av ett radioaktivt ämne. Det radioaktiva ämnet avger alfapartiklar, vilket ger en sorts radioaktiv strålning. Alfapartiklarna träffar atomer i luften mellan plattorna, och frigör en elektron från atomen. Atomen har därmed en elektron för lite (dvs. atomen är positivt laddad) samtidigt som vi får en fri elektron (som är negativt laddad). Den positiva atomen dras mot den negativt laddade plattan, och den negativa elektronen dras mot den positivt laddade plattan. Detta skapar en svag ström, och denna ström känner rökdetektorn av. Om det kommer in rök mellan plattorna reagerar rökatomerna med de positivt laddade atomerna och neutraliserar dessa, dvs. det blir ingen ström mellan plattorna. Detta detekteras och larmet går.

Det finns olika sorters radioaktiv strålning. Den strålning som finns i en brandvarnare (alfatrålning) avtar redan efter några centimeter i luften, och kan t.ex. inte tränga igenom ett vanligt papper. Den är farlig bara om man andas in den. Dessutom är mängden av det radioaktiva ämnet mycket liten.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Elin, 13 år: Hur fungerar en radio? Hur kommer det sig att man kan ställa in massa kanaler?

Svar: För att en radio ska fungera måste det finnas två saker: en sändare och en mottagare. Mottagaren är vad vi brukar kalla för en radio.
Ljud består av vibrationer i luften, ljudvågor. I en sändare skapas en elektrisk kopia av ljudvågorna, en så kallad analog signal, genom att ett
membran i en mikrofon fås att vibrera. Sändaren skickar en kodad signal, en radiovåg, till mottagaren som avkodar signalen och via en förstärkare skickar
signalen till en högtalare. Både sändare och mottagare använder antenner för att sända respektive ta emot radiovågorna.

Man kan tänka sig radiovågorna som vågor i vatten. Frekvensen hos en våg talar om hur ofta vågtopparna kommer. Är frekvensen hög är det kort tid mellan vågtopparna (dvs många vågtoppar kan räknas in under en bestämd tid), är frekvensen låg är det lång tid mellan vågtopparna. Vågtopparna kommer alltså olika ofta beroende på frekvensen hos vågen, ju högre frekvens desto tätare mellan vågtopparna. I luften kan samtidigt finnas radiovågor av många olika frekvenser. I princip använder varje sändare en unik frekvens för att koda den analoga signalen. Detta kan ske på tre olika sätt. Sändaren kan använda en sinusvåg med den speciella frekvensen och addera den till den ursprungliga analoga signalen (amplitudmodulering AM). Den analoga signalen kan också kodas genom pulsmodulering PM (sinusvågen stängs av och sätts på), eller frekvensmodulering FM (frekvensen förändras lite grann beroende på informationen i den ursprungliga signalen). Eftersom varje sändare har en unik frekvens för sin sinusvåg kan flera olika radiosignaler skickas samtidigt. Efter det att signalen har kodats förstärks den och skickas till en antenn, som skickar ut radiovågor.

För att radion ska kunna ta emot olika radiostationer, dvs olika frekvenser, finns en "tuner" som man ställer in frekvensen med. För den inställda frekvensen
fås resonans, dvs just den frekvensen kommer att förstärkas. Om olika stationer sänder med frekvenser som ligger alltför nära varandra kommer stationerna störa varandra.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Caroline Andersson 15 år: Jag undrar hur en elektriska motor fungerar? Jag menar en sådan motor som finns i tex. en elvisp eller en hårtork.

Svar: En elektrisk motor använder magnetism för att skapa rörelse. En magnet har en nord och en sydände. Två magneters nordändar repellerar varandra, medan en nordända attraherar en sydända. Detta används i en elektrisk motor för att skapa roterande rörelse. En enkel elektrisk motor består av en elektromagnet och en permanentmagnet. En elektromagnet fås genom att linda en elektrisk ledning runt en metallkärna, och ansluta ledningens ändar till en strömkälla. Alla elektriska ledningar omges av magnetiska fält, och metallkärnan med ledningen runtomkring blir magnetisk med en nord och en sydpol precis som en permanentmagnet. En elektrisk motor fås genom att placera en elektromagnet i ett magnetfält som skapas av en permanentmagnet. För att skapa rörelse vill vi att elektromagneten ska kunna rotera, och då behöver vi också sätta dit en axel. Om metallkärnan med lindningen placeras i magnetfältet skapat av permanentmagneten så att nord på elektromagneten pekar mot nord på permanentmagneten kommer elektromagneten rotera ett halvt varv runt sin axel så att syd pekar mot nord på permanentmagneten. För att elektromagneten ska fortsätta rotera måste nord och sydpol byta plats, och det händer om man ändrar riktningen på strömmen, och man har då skapat en roterande rörelse.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Jessie, 13 år: Hur fungerar en brödrost??

Svar: En brödrost består av tre olika delar: trådlindningen som rostar brödet, pop-up-mekanismen och en timer. När det går ström genom trådarna som är lindade på sidorna så avger de strålning. En del av strålning är synligt ljus som gör att tråden glöder, en del består av infraröd strålning. Infraröd strålning är samma typ av strålning som ljus, men man kan inte se den, bara känna att det blir varmnt av strålningen. Den infraröda strålnigen torkar brödet långsamt och gör att yttersidorna blir hårda, dvs brödet rostas. När man trycker ner handtaget för att starta rostningen så händer tre saker: strömkretsen sluts så
det flyter ström genom trådarna och därmed rostas brödet, en timer startas och brödhållaren hålls nere. Timern ställs med vredet på brödrosten, och bestämmer hur länge brödet ska rostas dvs hur länge brödhållaren ska hållas nere. Brödhållaren vilar på fjädrar, och hålls nere med hjälp av en elektromagnet. Efter den inställda tiden bryts kontakten och brödet poppar upp. Samtidigt avbryts rostningen.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Monica, 30 år: Hur kommer det sig att det knäpper i en högtalare när en mobiltelefon är i närheten?

Svar: Alla radiosändare skickar ut elektromagnetiska vågor som ger upphov till en spänning med samma vågform i en radiomottagare. Alla metalldelar kan fungera som en mottagarantenn, tex sladdarna inuti en förstärkare. Detta innebär att en förstärkare ofrivilligt kan bli en radiomottagare om sändaren är nära, och man kan höra den vågform som sänds. Nu använder mobiltelefoner en mycket hög frekvens som inte örat kan uppfatta, men just GSM-telefoner pulserar ut radiovågor i olika tidluckor (drygt 200 tidluckor per sekund) vilka fördelas mellan olika mobiltelefonanvändare. Det är detta effektpulserande mönster som ger upphov till ett hörbart ljud i högtalaren.

Fredrik Gustafsson

Ka, 17 år: Kan man starta en bil med hjälp av 10 st 1,5V batterier om ens bilbatteri skulle varit dött en kall morgon?

Svar: Det går inte att starta en kall motor med 10 st 1,5 volt batterier. Även om batteripaketet får en spänning på 15 V, dvs lika mycket som bilbatteriet, är strömmen för låg för att kunna att dra igång startmotorn. Energin i batteripaketet är visserligen tillräckligt stor för att starta motorn men effekten är för låg. Dvs energin kan inte, pga den låga strömmen, levereras tillräckligt fort (effekt=energi per sekund) för att dra igång startmotorn. En uträkning av detta kan göras så här:

Beräkning av effekten som behövs för att starta en bilmotor:
- En varm motor kräver cirka 20-30 Nm enbart för att övervinna friktionen. En kall kräver mer, hur mycket vet jag inte exakt.
- För att starta en motor behöver den helst rotera två varv/sekund (Bosch Automotive Handbook).
- Effekten som krävs är då 25 * 2 * pi * 1 = 150 Watt för en varm motor.
(En normal startmotor använder dock cirka 1000 W för att starta en bensinmotor på 2,2 liter)

Ett Duracell-batteri har spänningen 1,5 V och ett inre motstånd (resistans) på 0,136 ohm (Duracell LR20, källa Elfa, www.elfa.se). Den maximala strömmen som ett sådant batteriet kan ge är därför (1,5/0,136=) 11 A.

För att starta motorn behöver vi enligt ovan åtminstone 150 W. Den maximala effekten vi kan få ur ett batteri ges när den belastas med en resistans som är lika stor som den inre resistansen. Detta ger att den maximala effekten är (1,5/(0,136+0,136)*1,5=) 8,3 W. Om 10 st batterier används tillsammans får vi alltså maximalt 83 W. Detta oavsett om de är parallell- eller seriekopplade (beräkningen är ett teoretiskt maximum).

83 W räcker i sin tur inte till för att övervinna den effekt som friktionen kräver vid start ens i en varm motor, dvs 150 W. Effekten är också långt ifrån de 1000 W som startmotorn kan förbruka.

Per Andersson
Lars Eriksson
Jonas Biteus

Joakim 11 år: När började människan använda mobiltelefonen, ringa på alldså????

Svar: Hej Joakim!
För att kunna ringa med en mobiltelefon krävs ett radiosystem som mobilerna kan
koppla upp sig mot. Det första rikstäckande systemet kom 1981.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Jessica, 13 år: Hur funkar en cd-spelare och vem uppfann den?

Svar: Hej Jessica! Ljud består av vibrationer i luften, ljudvågor. När man spelar in ljud skapas en elektrisk kopia av ljudvågorna, en så kallad analog signal, genom att ett membran i en mikrofon fås att vibrera. För att lagra musiken på en CD översätts den analoga signalen till en digital signal dvs en följd av ettor och nollor. Denna digitala signalen lagras på en CD som pyttesmå fördjupningar på ett enda långt spiralformat spår. Spiralen startar i mitten av CD:n och är ungefär en halv tusendel av en millimeter brett. Spåret på en CD är nästan 5 km långt!
En CD-spelare ska kunna följa spiralen, och läsa av alla små fördjupningar. För att kunna göra detta krävs mycket hög precision. Fördjupningarna läses av med hjälp av en laser. Laserns ljus reflekteras olika beroende på om det är en fördjupning eller inte, och då kan man se om det är en etta eller en nolla. Läshuvudet flyttas längs med spiralen, och hela tiden roterar CD:n. För att fördjupningarna ska passera lasern med samma hastighet hela tiden måste CD:n snurra långsammare ju längre ut på spiralen som lasern kommer. Den digitala signalen översätts till en analog signal, som sedan förstärks och skickas ut i högtalaren.

CD-skivan utvecklades i samarbete mellan olika grammofonbolag.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Rickard: Varför ska man akta sig för gnistbildning när man laddar sitt batteri?

Svar: Ett bilbatteri avger explosiva gaser (vätgas och syrgas som tillsammans
bildar knallgas) under laddning, och gnistbildning kan göra att batteriet
exploderar.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Rickard: Det är skillnad på sommar- och vinterbensin. Varför?

Svar: Bensinens flyktighet (dvs hur lätt den övergår i gasform) påverkar både köregenskaper och utsläpp. Flyktigheten hos bensinen beror på den omgivande temperaturen och på höjden över havet. På vintern måste bensinen vara mer lättflyktig för att underlätta kallstart och undvika isbildning i
bränslesystemet. Om samma bensin används på sommaren blir den alltför lättflyktig och kan koka och orsaka ånglås dvs ånga i bränsleledningen. Dessutom kan utsläppen i avgaserna öka.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Signaturen melvi88 undar:
Vem uppfann bilen och vilken datum?

Svar: Den första bensindrivna experimentbilen provades 1865 av den tysk-österrikiske uppfinnaren Siegfried Marcus. Den fungerade dock inte speciellt bra. De första praktiskt användbara bilarna konstruerades av de tyska ingenjörerna Carl Benz år 1886 och Gottlieb Daimler år 1889 oberoende av varandra.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Fanny Sjöblom, 14 år, undrar över hårtorken:
Hur fungerar en hårtork? och vem uppfann den? Tack på förhand.

Svar: Hej Fanny!
Grundprincipen för hur en hårtork fungerar är att varm luft kan innehålla mer vatten än kall luft. En hårtork blåser varm luft genom håret så att varje hårstrå omges av varm luft, och vattnet kan flytta sig från ditt hårstrå till den varma luften. En hårtork består i princip av en motordriven fläkt och ett värmeelement. Värmeelementet är en hoprullad tråd av samma material som det som används i en brödrost, och när ström flyter genom tråden blir den mycket varm. Den motordrivna fläkten suger in luft från sidan av hårtorken. Luften värms upp av värmeelementet och kommer ut som varm luft i ändan av hårtorken.
En apparat som används för hemmabruk måste vara helt säker. Exempelvis så bryts strömmen om temperaturen på utblåsluften är för hög, och skyddsgaller förhindrar att saker sugs in i luftintaget, eller att någon petar in i utblåset.
Tyvärr verkar det inte vara kännt vem som uppfann den första hårtorken men den utvecklades i Tyskland på 1920-talet.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Viktor Johansson, 17 år:
Jag undrar hur en vanlig glödlampa fungerar, när man trycker på strömbrytaren?

Svar: Hej Viktor! Huvuddelen i en glödlampa är glödtråden, en lång (ca 2m) mycket tunn metalltråd som är lindad som en serpentin för att få plats. Om man tittar noga kan man se glödtråden emellan de två ledningar som håller upp den. Tråden är oftast gjord av wolfram. Inuti glödlampan finns inte luft utan någon ädelgas t.ex. argon.

När man trycker på knappen kommer det ström genom ledningarna, och därmed genom glödtråden. Ström består av elektroner som rör sig, och på vägen genom glödtråden stöter de emot atomer. Atomer består av en atomkärna och elektroner som svävar runt kärnan, ungefär som planeterna runt solen. Energin från stöten får atomen att vibrera. Detta värmer upp atomerna och får en del elektroner att nå en högre energinivå (ungefär som en planet som skulle flytta sig till en annan bana längre bort från solen). När elektronen faller tillbaka till sin vanliga energinivå avges den extra energin som framförallt infrarött ljus men även c:a 10% synligt ljus.

För att det inte ska börja brinna inuti glödlampan får inget syre finnas där. Tidigare tillverkades glödlampor med vakuum inuti (dvs alldeles tomt). Den höga temperaturen hos metallen medför att en atom ger sig iväg då och då. Med vakuum inuti lampan fångades denna atom upp av glaset i glödlampan, vilket gjorde att glaset efterhand fick en mörk beläggning. Numera fylls glödlamporna med en ädelgas så att de flesta atomer på drift kolliderar med en argonatom och studsar tillbaka.

Inger Klein

Sara, 14 år: Vem uppfann mikrovågsugnen?

Svar: År 1945 arbetade den amerikanske ingenjören Percy Le Baron Spencer på företaget Raytheon. Han arbetade med radarutrustning, och upptäckte att godis som han hade i fickan smälte. En radar upptäcker föremål genom att skicka ut mikrovågor och mäta de mikrovågor som studsar tillbaka. Spencer insåg att det var mikrovågorna som genom att värma upp godiset hade fått det att smälta. Företaget Raytheon producerade senare den första mikrovågsugnen. I början var dessa stora och otympliga, och först 1967 producerades den första mikrovågsugnen som var avsedd för hemmabruk av Amana, ett dotterbolag till Raytheon.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Johan, 9 år, undrar:
Kan man bygga en apparat som tar bort mammas tjat när hon skäller på mig? Gärna utan att hon vet om att jag inte hör.

Svar: Hej Johan!
För att bygga en apparat som tar bort mammas tjat krävs två saker: dels behöver man veta när mamma tjatar, dels ska man kunna ta bort det som är tjat. Det går att bygga en apparat som känner igen mammas röst, men om man bara vill koppla bort tjatet måste man veta vad som är tjat. Kanske höjer din mamma rösten när hon tjatar? Många mammor ändrar sitt tonläge när de tjatar, och detta kan en dator känna igen med hjälp av signalbehandling. Detta fungerar inte om din mamma använder samma tonläge som vanligt. Istället får man då försöka hitta ett mönster i det hon säger som gör att man kan avgöra att det är tjat. Om hon tjatar på samma sätt hela tiden och säger "Städa ditt rum Johan!" tills du gör det, så skall det nog inte vara några problem. Sådan röstigenkänning finns t.ex. i nya mobiltelefoner som kan styras med hjälp av röstigenkänning, dvs man säger till telefonen att ringa upp istället för att man trycker på knappar.

Eftersom forskningen mycket sysslar med att få datorer att förstå frågor skulle din apparat också kunna ta bort frågan "Har du städat ditt rum Johan?" Men om din mamma är lite klurig och säger "Jag skulle bli så glad om du städar upp lite." tror jag att apparaten skulle bli överlistad och inte förstå att det är tjat. Om vi antar att du har byggt en apparat som vet när mamma tjatar så kommer vi till nästa fråga. Hur ska man kunna ta bort tjatet? För att veta när mamma tjatar så måste man först veta vad hon säger, och sedan kan man ta bort det. Kanske kan man ha någon sorts porttelefon vid dörren till ditt rum som bara släpper fram mammas röst när hon inte tjatar? Kanske kan du ha hörlurar kopplade till apparaten och höra allt som sägs genom apparaten? I båda fallen kommer du att höra allt med en viss fördröjning, eftersom apparaten först måste ta reda på om mamma tjatar och sedan ta bort henne om hon tjatar. Om du inte vill ha någon tidsfördröjning måste man försöka gissa vad mamma tänker säga, och det kan vara mycket svårt. Har hon börjat tjata kanske det är en bra gissning att det nästa hon säger också är tjat, men det är inte alls säkert. Och om du inte vill att mamma ska veta att du inte hör tror jag det blir omöjligt. Som mamma "tjatar" man ju tills man får ett svar eller någon annan reaktion.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Lars Berggren, 70år, frågar: Kan man tillverka en aktiv mekaniskt driven förstärkare? Kan en Stradivariusviolin ha en aktiv sådan? Det finns många former av aktiva kretsar: Transistorn, fludistor, Radiorör som drivs med el, vatten, tryckluft... Passiva kretsar är ju massa, fjäder, dämpning, hävstång, transformator, och inom elsidan C,L,R.

Svar: Jag känner inte till hur en mekanisk förstärkare fungerar, men i alla förstärkare måste det tillföras energi. (Jämför elektrisk förstärkare där en elektrisk signal förstärks med hjälp av den tillförda energin i form av elektricitet.) För att bygga en mekanisk förstärkare måste alltså energi tillföras, och i en fiol tillförs ingen energi mer än ursprungsignalen som skapas via stråken. På KTH finns en akustikgrupp som kanske kan ge ett mer uttömmande svar vad gäller tillämpningen fioler.

Inger Klein
universitetslektor i reglerteknik

Sidansvarig: Ragnar Erlandsson Senast uppdaterad: 2012-01-16

Tel: 013-28 10 00
Fax: 013-14 94 03

Om webbplatsen

Linköpings universitet
581 83 LINKÖPING
Kontakta oss | Kartor