TENTAMEN I FYSIK. HF0022 Fysik för basår I

Transkript

1 TNTAMN YSK Kursnuer: Moent: rora: ättande lärare: xainator: Datu: Tid: Hjälpedel: Ofattnin och betysränser: Öri inforation: H ysik för basår TN, 7,5 hp Teknkt basår/basterin TBASA Stefan riksson, Sante Granqt, Niclas Hjel, Sen-Göran Hallonqut, Staffan Linnæus Staffan Linnæus Miniräknare Godkänd forelsalin SBN eller SBN , passare, radskia och linjal ör betyet kräs -4p ör - D - 5-7p ör - C - 8-p ör - B - -p ör - A - 4-6p Till satlia uppifter kräs fullständia lösninar. Lösninarna skall ara tydlia och lätta att följa. nförda beteckninar skall definieras. ppställda saband skall otieras. Till uppifter innehållande kraftsituationer eller andra ektorsituationer skall ektorfiurer ritas ed linjal. Skri helst ed blyertspenna! ppifter ed elektrka kretsar skall redoas ed kopplinsschean so definierar anända storheter. Lycka till!

2 O du är odkänd på KS, ska du hoppa öer uppift.. n kloss har assan,4±, k och olyen,8 d. Beräkna klossens densitet, inklusie felarinal. olyens felarinal fraår a antalet ärdesiffror. p. n boll kastas rakt uppåt ed beynnelsehastiheten =, /s id tiden t = s. ita en t raf för bollens ertikala hastihet fra till tiden t = s. Bortse från luftotståndet. p O du är odkänd på KS, ska du hoppa öer uppift 4.. n hötalare strålar ut ljud ed den akustka effekten,4 W. Hötalaren atas ed ströen,7 A och har restansen,9 Ω. Bestä hötalarens erkninsrad. p 4. n låda lider friktionsfritt nedför ett lutande plan. id tiden t =,7 s har den farten =, /s, id tiden t =,5 s har den farten =,5 /s. Bestä planets lutnin. p Återstående uppifter kan inte tillodoräknas ot duorna. 5. tt anlit A4 papper har assan 5, ra. O an läer ett sådant papper på ett bord, hur stort tryck utöar det ot bordet? Gör läplia ätninar ed de tillåtna hjälpedlen. p 6. Bestä restanserna och. p =9,, =, A, =,5 A, =, Ω p 7. Tå ikter ed assorna, k respektie,4 k häner i ett snöre öer en trsa ed friktion enli fiur. ikterna släpps från ila. fter en kort stund har den tynre ikten hastiheten =,9 /s nedåt och har förflyttats h=,554 nedåt. Beräkna friktionsarbetet i trsan. örsua öri friktion. p 8. Tre likadana så etallkulor är laddade ed +4, nc ardera. Kulorna är placerade i arsitt hörn i en liksidi trianel ed sidorna 4,95 c. Beräkna kraften till storlek och riktnin på en a kulorna. p

3 9. n astub fylld ed heliu ed höt tryck kopplas till en stor, to ballon. Hur stor oly heliu åste an släppa ut från tuben till ballonen för att tuben och ballonen ska börja säa i luften? Den saanlada assan för tuben, heliuet och den toa ballonen är k, innan ballonen har börjat fyllas tar tub och ballon upp en oly på 98 liter. Anta att NT råder utanför astuben och äen i ballonen. p. n stee är rest ot en ä. riktionen ellan äen och steen kan försuas. riktionstalet ellan olet och steen är,. ilket är det största ärde inkeln ellan äen och steen kan anta utan att steen börjar lida? p. 7 ra ed teperaturen 8 C läs i en behållare tillsaans ed ra atten ed teperaturen C. ilken teperatur råder i behållaren när jäikt har uppnåtts? örsua eneriutbytet ed oininen och anta att allt innehåll i behållaren får saa teperatur. p. Tå anar kolliderar på en rullbana. Den ena anen äer, k och koer in ed hastiheten, /s. Den andra anen äer, k och står stilla före kollionen. id kollionen oandlas 5% a den inkoande anens rörelseeneri till andra eneriforer. ilka hastiheter får anarna efter kollionen? p

4 Lösninar L. örst beräknas klossens densitet ed de anina ätärdena:,4 k =,89 k/d.,8 d Klossens insta och största assa respektie oly er största respektie insta öjlia densitet: in in in,4 k, in ax,,4,85 ax ax,54 k, ax in,569 k/d, ax in,85 d,,54,85 ax,85 d,788 k/d ilket er felarinalen ax in,788,88, 58. elarinalen arundas uppåt till, k/. Sar: Densiteten är,8±, k/d. L. älj positi riktnin uppåt. Bollen har konstant acceleration nedåt och rafen blir därför en linje ed lutninen och hastiheten id tidpunkten t kan beräknas. a at t, 9,8 6,44 /s t rafen kan ritas ed hjälp a att punkterna t ; och t ; lier på en rät linje.

5 L. Nyttia effekten är ien, tillförd effekt kan beräknas, ilket er tillförd nytti tillförd,4,9,7 nytti,587 Sar erkninsraden är,59 %. L4. örelsen är likforit accelererad efterso den accelererande kraften x är konstant. Koposantuppdelnin enlit fiuren er x = sin α = sin α. Kraftekationen läns planet er x = a. Tillsaans er dessa ekationer a a sin arcsin t t = arcsin.,5,,5,7 nsatta siffror er arcsin 4,8 9,8 α Sar lutninen är 4,. L5. Mätnin ed linjal på ett anlit A4 papper er bredden och höjden 97. Trycket so pappret utöar ot underlaet es a tyndkraften och papprets yta. p A bh,59,8 p,787 a,,97 Sar,79 a tt A4 papper har för örit /6 a ytan hos ett A papper, ilket i sin tur har ytan.

6 L6. Spänninen och beräknas, ilket er,5,5 9 9,,5,5 Sar, Ω, 9, Ω L7. nnan förloppet saknar ikterna rörelseeneri och läeseneri. riktionsarbetet es a skillnaden i total eneri före resp. efter den korta stunden.,9998 J,9,,4,554 9,8,,4 : neriprincipen er W h h h W W h h W W k k p p totefter totföre Sar: riktionsarbetet är, J

7 L8. å den öre laddninen erkar en kraft från ar och en a de andra tå laddninarna. Krafternas koposanter i y led utör kraftresultanten. Q Q k r sin y Q y k sin r 9 4, 8,988,495 9 sin6 7,4 Sar: Den resulterande kraften är 7,4 N riktad läns y enlit fiur. L9. När systeet tub+heliu+ballon prec börjar säa råder kraftjäikt, ds = lyft. Lyftkraften är tynden hos den undantrända luften, ilket är den ursprunlia olyen plus olyen på det utsläppta heliuet. lyft He He lyft He,9 He,98 6, He N Sar: 6 heliu åste släppas ut i ballonen.

8 L. Kraftjäikt er N N illkoret för statk friktion er N. ränsfallet när steen nätt och jänt står kar äller N, ilket er. N N Moentjäikt ed ridninscentru id steens nedre ände er N där oentararna L N L, Lcos N L N sin cos tan N L sin tan arctan arctan,,496 Sar Lcos och L L sin. Alltså

9 L. Beroende på sifferärdena kan denna uppift sluta i tre fall; antinen sälter all, eller så fryser allt atten eller så slutar an ed en blandnin a nollradit och atten. första fallet åste enerin so friörs id akylninen a attnet ara tillräckli för att ära och sälta en, i andra fallet åste enerin so år åt för att ära en ara större än den eneri so friörs id akylnin och frysnin a attnet. nerierna är för att ära en till rader, s för att sälta en, so friörs o attnet kyls till rader och s so friörs o attnet fryses. Dessa enerier kan beräknas so s s c c c c s s fterso T,, s s, T,, J 4,7 98 J 4, 688 J 49, 44 J s s och Koer inte all att sälta eller allt atten att frysa. esultatet blir alltså en blandnin a nollradi och atten. Sar Teperaturen blir C L. id kollionen bearas den saanlada rörelseänden: u. örelseenerin inskar till 75 % a den ursprunlia:,75. u Med insatta siffror får i ekationssysteet,,,.,5,,5 Systeet kan lösas ed substitutionsetoden. Öre ekationen er,,. nsättnin i undre ekationen er,54, 8, 4,,, 5,,6667. Lösnin ed pq etoden er tå sar:, =,97 /s och, =,96 /s. Motsarande hastiheter för den inkoande anen blir, =,874 /s respektie, =,78 /s. Lösnin är orili efterso den skulle innebära att anarna åste passera arandra. Sar: Den inkoande anen studsar tillbaka ed hastiheten,87 /s. Den från början stillastående anen får hastiheten,9 /s i saa riktnin so den inkoande anen hade.

10 ättninsall Kraftfiur saknas p/uppift Kraftillkor saknas p/uppift Kopplinsschean ed beteckninar saknas p/uppift elaktia kraftillkor p/ån elaktia eneriresonean p/ån Hännin till enerilaar saknas p/ån Saknade/felaktia enheter p/ån orler saknas p/ån elaktit antal ällande siffror p/andra ånen nkla trionoetrka fel p/uppift potensfel p/uppift ndast sar alltid poän på hela uppiften refixfel i saret net adra o rätt sar finns tidiare och saret fick es i alfri enhet. telänar assans felarinal p telänar olyens felarinal p. Slari fiur p nheter saknas p Storheter saknas p Hastiheterna id resp s kan inte läsas a ed % norannhet p. äknar felaktit ed eneri i stället för effekt p ppskattat åtten för en A4 fel 89 resp = ok p 6. j definierade syboler p 7. Glöer att lyfts sträckan h p Glöer att har en hastihet p Teckenfel p 8. Kraftfiur saknas/felakti p iktnin saknas p 9. Drar ej bort utrustninens ursprunlia oly p. Antar att kraften i steens nedre del är riktad läns steen p Antar ärde på nåon/nåra ariabler p.ar inte att all inte sälter p ar inte att inte allt atten fryser p.elakti/uteblien anändnin a laen o rörelseändens bearande p örkastar ej den ofysikalka lösninen eller ör det ed fel aruent p