TENTAMEN I FYSIK HF0022 Fysik för basår I TENA / TEN1, 7,5 hp Tekniskt basår/bastermin TBASA Sven-Göran Hallonquist, Jonas Stenholm

Transkript

1 Kursnuer: Moent: Prora: Rättande lärare: Exainator: Datu: Tid: Hjälpedel: Oattnin och betysränser: Öri inoration: TETAME I YSIK H00 ysik ör basår I TEA / TE, 7,5 hp Tekniskt basår/basterin TBASA Sen-Göran Hallonquist, Jonas Stenhol Staan innæus Miniräknare Godkänd orelsalin ISB eller ISB , passare, radskia och linjal ör betyet x kräs p ör betyet E kräs -4p ör - D - 5-7p ör - C - 8-0p ör - B - -p ör - A - 4-6p Till satlia uppiter kräs ullständia lösninar. ösninarna skall ara tydlia och lätta att ölja. Inörda beteckninar skall deinieras. Uppställda saband skall otieras. Till uppiter innehållande kratsituationer (eller andra ektorsituationer) skall ektoriurer ritas ed linjal. Skri helst ed blyertspenna! Uppiter ed elektriska kretsar skall redoisas ed kopplinsschean so deinierar anända storheter. ycka till!

2 O du är odkänd på KS, ska du hoppa öer uppit och. En bil körs enlit nedanstående -t-diara. Beräkna dess edelart under de örsta 50 inuterna. (p) k/h t in En tala ed assan 6, k häns upp på äen (se iur). Upphänninssnörets inkel (θ i iuren) är 55. Hur stor är spännkraten i upphänninssnöret? (p) O du är odkänd på KS, ska du hoppa öer uppit och 4. Tå så kulor år örst beröra arandra och placeras däreter,0 c rån arandra. Innan berörinen hade kula A laddninen -5 nc och kula B +9 nc. Bestä ed ilken krat kula B påerkar kula A. (p) 4 Apereetern isar,0 A och oltetern isar V. a) Beräkna otståndets resistans o olteterns resistans är 98 kω. Bortse rån apereeterns resistans. (p) b) Hur stor är totala eektutecklinen i kretsen? (p) A V R

3 5 En hiss lyter en last a 80 k ed en konstant hastihet a 7 /inut. Hissens een assa kopenseras a en otikt. Hissen dris a en elektrisk otor, so är ansluten till 0 V. Ströstyrkan blir i detta all A. Beräkna elotorns erkninsrad. (p) 6 är en liten, hooen, kula ed assan 5,0 ra läs i ett attenyllt las hanar exakt hälten a kulan under attenytan. Vilket aterial har kulan? (Ge ett rilit örsla på aterial.) (p) 7 En kloss ed assan, k hålls stilla på ett underla so lutar jäört ed horisontalplanet. Klossen släpps och lider läns den, låna backen. Då den når slutet a backen har den hastiheten,7 /s. Beräkna riktionskraten. (p) 8 Erik är hunri och letar ra 0,5 k isksoppa (-8 C) i rysen. Hur lån tid tar det innan soppan är ar (50,0 C) o han anänder en ikroåsun ed eekten 850 W? Bortse rån äreutbyte ed oininen och anta att isksoppan har saa teriska data so atten. (p) 9 I itten a 600-talet bärades nästan alla a skeppet Wasas 64 kanoner ed hjälp a en dykarklocka. En dykarklocka är ett slas instruent ör att dyka so kan jäöras ed ett upp-ochneränt las so sänks ner i atten. Den person so står i dykarklockan kan andas tack are den lut so inns i kupolen. Uppe på land ar luttrycket 0, kpa, teperaturen,0 C och lutolyen inuti dykarklockan ar,. Då bärninen skedde på Östersjöns botten ar djupet, det bräckta attnets densitet,0 /c och dykarklockan ble nedkyld till 7,0 C. Hur stor ar lutens oly id botten under bärninen? (p) 0 En boll ed assan 9 ra släpps rakt ned rån höjden 5 c och år studsa ot olet. Eter kontakten ed olet studsar den rakt upp och når då upp till höjden 89 c innan den änder ien. Bollen har kontakt ed olet 50,0 s. Hur stor är den resulterande kraten so påerkar bollen id kontakten ed olet? Bortse rån lutotstånd. (p) Tå uppiter till på nästa sida!

4 Tå klossar ed assorna 9,0 k respektie k är saanbundna ed ett lätt snöre och dras raåt på horisontell ark (se iur nedan). Klossarna är jorda i saa aterial så de har saa riktionskoeicient (riktionstal) ellan kloss och ark, µ = 0,5. Bestä spännkraten i snöret ellan klossarna o drakraten är 65. (p) 9,0 k k Tå likadana hooena brädor ed länden och assan står lutade ot arandra. O inkeln ellan brädorna är större än 70,0 koer brädorna att lida. Hur stor är riktionskoeicienten (riktionstalet) ellan ark och bräda? (p)

5 ösninsörsla k/h /s t 40 in 400 s, k/h /s t 0 in 600 s,6 k/h Bilen koer sträckan: s s s t t 40 s ,67 0,6,6 Medelhastiheten är: s 46,670 5,56 /s 56 k/h t t in Sar: Medelhastiheten är 56 k/h. Syetri er att spännkraterna är lika stora i båda snörena. Jäiktsekation ör talan: 0 Y Y B sin B sin sin 6, 9,8 sin 55 8 Sar: Spännkraten är 8.

6 5 9 addnin på ardera kulan eter berörin: Q A Q B 6 nc Aståndet ellan laddninarna:,0 c 0,00 r AB ika laddninar repellerar arandra. Coulobs la er krat ellan laddninar: QA QB AB k r AB , AB 8,9880,5570 AB A r AB B Sar: Kula B påerkar kula A ed en repellerande krat på,6. 4a U V I R V R I R 98 0 I A I V I A A I R R U Ohsla : U I R U R V U I R R I 980,0 0 0,45 0 0,45 0 A,9 0 4b Total eektutecklin: P U I,0 0 W 0, 044 W Sar: a) R = kω b) P = 44 W

7 5 Eterso hissens een assa kopenseras a en otikt är det enbart arbetet ed att lyta lasten so otorn utör. Det nyttia arbetet är det rena lytarbetet: W h W h 809,8 7 Den nyttia eekten P W = 7 W t t 60 Den tillörda eekten P o U I 0 = 760 W P 7 Verkninsraden 0, % Po 760 Sar: Verkninsraden är 45 %. 6. Jäiktsekation ör kulan i atten: 0 Enlit Arkiedes princip är attnets lytkrat lika stor so tynden a det undantrända attnet. Vkula atten Vatten där Vatten Vkula atten Vkula atten Träkulans densitet: kula kula V kula atten atten 0,9980 0,499 0 k / 0,50 0 k / Sar: Jäörelse ed orelsalinen er att kulans aterial är trä.

8 7 Den potentiella enerin E p oandlas till rörelseeneri E k och äre E äre. Väreenerin har ökat på rund a riktionskratens arbete d..s. E äre = s h =,sin =0,4870 =0 /s = Eneriprincipen er: E E s p h k s h, 9,8 0,4870,,7 s s,, Sar: riktionskraten är,0.,0 h =0 =,7 /s 8 Det behös eneri ör att höja soppans teperatur till sältteperaturen, sälta soppan sat ör att ära den sälta soppan till ätteperatur. Eneri so upptas id teperaturhöjnin: E c T Eneri so upptas id sältnin: E c catten 4,90 J / k K cis, 0 J / k K cs 40 J / K Soppan (saa teriska data so atten): T 8 C T 0 C T 50,0 C 0,5 k Enerin so aes: E P t där P 850 W Upptaen eneri = Aien eneri c T T ) c c ( T T ) P t is ( s atten Tid att ära den rysta soppan: cis ( T T ) cs catten ( T T ) t P, 0 0,5 (0 ( 8)) 4 0 0,5 4,9 0 t 850 Sar: Det tar,9 inuter att ära den rysta soppan. s 0,5 (50,0 0) 7,5 s,9 in

9 9 I itten a 600-talet bärades nästan alla a skeppet Wasas 64 kanoner ed hjälp a en dykarklocka. En dykarklocka är ett slas instruent ör att dyka so kan jäöras ed ett upp-och-neränt las so sänks ner i atten. Den person so står i dykarklockan kan andas tack are den lut so inns i kupolen. I luten : p T V 0, 0 7,5 95,5 K, k pv T ( i) orler : pv kt p h ätska Vid botten : p T 7,0 7,5 80,5 K V sökt k p lut pv T p ätska ( ii) p lut Höerleden (i) och (ii) sätts lika: h 0, 0,0 0 9,8 45,5 0 Pa pv T p V T => V p V T 0, 0, 80,5 0,545 T p 95,5 45,5 0 Sar: utolyen ar 0,5.

10 0 t ol 50,0 s 500 s ; s0,5 ; s 0,89 Eneriprincipen er hastiheten,, öre studs (nollniå enlit iur): E p0 E k s 0 s 0 ( nedåt) d..s s 0 ed reerensriktnin enlit iur Eneriprincipen er hastiheten,, eter studs: E k E p s s ( uppåt) Ipulslaen er edelkraten: I p p där p t ol s s och ( s s0 ) tol 0,9 9,8 (,5 0,89),57 4 0,050 0 I t Sar: Medelkraten so påerkar bollen id kontakten ed olet är 4 riktad uppåt.

11 Krater so erkar på respektie kloss: Jäikt i y-led ör respektie kloss: 0 0 riktionskrat ör respektie kloss: ewton II ör den lilla klossen er: () a a a s s s Krater so erkar på hela systeet: ewton II ör båda klossarna er accelerationen: / 0,640 9,0 9,8 0,5 9,8 9,0 0,5 65 ) ( s a a a dra dra dra Accelerationen insättes i () och spännkraten i snöret ellan klossarna erhålles: s 8 7,857 9,8 9,0 0,5 0,640,0 9 Sar: Spännkraten i snöret ellan klossarna är 8.

12 På rund a syetri koer noralkraterna och riktionskraterna att ara lika stora. Jäiktsekation ör brädorna ( 0 ): 0 riktionskrat rån arken på brädan: μ = riktionskoeicient (riktionstal) ellan ark och bräda Den höra brädan ed inritade krater och oentarar sat oentpunkt (ridninspunkt): Moentjäikt edurs krin A ör den höra brädan ( 0 M ): 0,50 tan5,0 cos5,0 sin 5,0 sin 5,0 0 sin 5,0 sin 5,0 cos5,0 0 sin 5,0 sin5,0 cos5,0 Sar: riktionskoeicienten ellan ark och bräda är 0,50. A

13 örsla till rättninsall: Räkneel -p Enhetsel -p Arundade delresultat -p/tenta örsta ånen elaktit arundat slutresultat, ± ok -p/tenta andra ånen Oullständia lösninar/lösninar såra att ölja -p inst Oandlinsel t.ex. k/h till /s; ton till k -p Preixel i saret inet adra o rätt sar inns tidiare. Rätt eller el Rätt sar, en ör inen enhetsoandlin (blandar h och in) -p. Kratiur elakti/saknas -p. el laddnin eter berörin -p Kratens riktnin är el eller raår ej i lösninen -p 4. Rätt eller el Kopplinsschea ed anända beteckninar saknas -p 5. elakti anändnin a erkninsraden -p 6. elaktit jäiktsillkor/jäiktsillkor saknas -p Kratiur elakti/saknas -p Motierar ej Arkiedes princip Ej adra Aner ej aterial -p 7. elakti hanterin a eneriprincipen -p 8. el speciik ärekapacitet -p/ån el speciik sältäre -p Bortser rån sältenerin -p 9. Inen hänsyn till tryckskillnaden -p Inen hänsyn till luttrycket id botten -p Inen hänsyn till teperaturskillnaden -p Inen oandlin till Kelin -p 0. iur ed reerensriktninar och beteckninar saknas -p elakti hanterin a ipulslaen -p. elaktit kratsaband/kratsaband saknas -p Kratiur elakti/saknas -p. elaktit jäiktsillkor/jäiktsillkor saknas -p elakti oentar -p/el Kratiur elakti/saknas -p