Inlämningsuppgift 1. 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler.

Transkript

1 Inlämningsuppgift 1 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler. Oftast använder vi apparater och motorer till att omvandla energi. Kan du rita energischema för följande fall: a) Fredrik tar hissen upp i ett hus b) En bil ökar farten 2/ En traktor drar en plog och använder tiden 3,0 min för att plöja en fåra som är 400 m lång. Dragkraften är 6,3kN. Hur stor är effekten? Utfört arbete är W=Kraften Sträcka = J W=2,52 MJ (MJ=mega Joule) Effekten kan beräknas m.h.a P=W/t (Effekt=Arbete/tid) = 2,52x10 6 /(3*60) W P= 14 kw (kw= kilowatt)

2 Hur lång tid tar det för en 1200W motor att lyfta upp en fylld skottkärra (120kg) från marken upp till 4:e våningen, en sträcka på c.a. 12m? Det arbete som krävs för att lyfta upp skottkärran är W= Kraften Sträcka = (120 9,8)N 12 m W=14,1 kj Om motorn har en effekt av 1200W, blir tiden t= W/P= (14,1x10 3) /1200 t=11,76 s 3/ Alexandre och Yannick är kompisar och har precis fått körkort. Alexandre vill hela tiden vara först och accelererar mycket, medan Yannick är mer intresserad av att vara miljövänlig. a- Efter ett trafikljus i Paris, accelererar de på en horisontell väg från 0 till 50,4 km/h, på 4 respektive 8 s. Bilarna har samma massa m=800 kg. Vad är nettokraften? Hastighet = 50,4 km/h = 14 m/s Accelerationen är aalexandre=14 /4= 3.5 m/s 2 ayannick = 14/8 = 1.75 m/s 2 Kraften som krävs för att accelerera kan beräknas med hjälp av Newtons 2:a lag NettokraftAlexandre=m. aalexandre= 2800 N NettokraftYannick= 1400 N b- Vem har kört längst? Yannick och Alexandre accelererade under en tidsintervall och körde: SträckanAlexandre= aalexandre*talexandre/2 SträckanYannick= 1,75*8 2 /2 =3.5*4 2 /2=28 m = 56 m (=7*4) (=7*8) c- Anta att bara 12.6% av bränsleenergin används som arbete för rörelse i en vanlig motor. Visa att bränsleenergin från motorn är ca. 620 kj i båda fallen? Utfört arbete är: ArbeteAlexandre= NettokraftAlexandre* SträckanAlexandre=2800 *28= J ArbeteYannick= NettokraftYannick* SträckanYannick=1400 *56= 78,4 kj Man kan bekräfta bränsleenergin eftersom: 12.6%*Bränsleenergin= ArbeteYannick = ArbeteAlexandre Bränsleenergin=78.4/12.6*100=622,22kJ d- Förbränningen av 1liter bensin i en motor frigör 33 MJ energi och 73g koldioxid. Hur mycket bensin används? Hur mycket koldioxid produceras? Bensinförbrukning= 622,22/33000 = 0,019 liter = 1.9 cl Koldioxid produceras= 0,019*73= 1.3 g e- Kör Yannick mer ekonomiskt då han kör mindre aggressivt än Alexandre? Förklara och diskutera resultatet. Yannick kan köra två gånger mer än Alexandre med samma Bensinförbrukning

3 4/ I nedanstående 12 situationer påverkas en stenkula av en eller flera krafter. Vi visar i de två första situationerna hur krafterna ser ut. änk på att man kan addera två vektorer A och B med hjälp ett parallellogram (A+B=- W). räna först på ett annat papper och rita sen ut krafterna i de olika situationerna. Ange även vilken slags kraft varje pil representerar. Låt tyngdkraftens storlek vara c.a. 1,5 cm. Stenkulan hänger i två rep. Det finns tre krafter som påverkar kulan: tyngdkraften (), spännkraften i första repet (S1) och spännkraften i andra repet (S2). I statisk jämvikt är nettokraften noll, då är den totala spännkraften (S1+ S2) lika stor som tyngdkraften med motsatt riktning (streckad linje). Eftersom repen är antingen horisontala eller vertikala bygger man ett parallellogram för att rita S1 och S2 Samma situation som i fall 3 Stenkulan ligger på ett horisontalt plan. vå krafter påverkar kulan: tyngdkraften () och normalkraften (N). I statisk jämvikt är nettokraften noll, då är normalkraften och tyngdkraften lika stora med motsatt riktning. Stenkulan glider på ett horisontalt plan med konstant fart utan friktion. Det är en statik jämvikt - precis samma som i fall.5 - ack Newtons 1:a lag! Bara två krafter påverkar kulan: yngdkraften () och Normalkraften (N) som är lika stora med motsatt riktning.

4 Stenkulan saktar ner på ett horisontalt plan på grund av friktion. Nettokraften är inte noll- ack Newtons 2:a lag. Det finns då tre krafter som påverkar kulan: tyngdkraften (), normalkraften (N) och friktionskraften (F). Normalkraften och tyngdkraften är lika stora med motsatt riktning. Bara friktionskraften påverkar farten (inte riktningen). Hur stor kraften är, saknar betydelse. Stenkulan ligger still på en backe. Det finns tre krafter som påverkar kulan: tyngdkraften (), normalkraften (N) och friktionskraften (F). I statisk jämvikt är nettokraften noll, då normalkraften och friktionskraften (F+N) är lika stora som tyngdkraften. Utan friktion är nettokraften inte noll, och stenkulan glider på backen p.g.a tyngdkraften. Bara två krafter påverkar kulan: tyngdkraften () och normalkraften (N). yngdkraftens riktning är vertikal och normalkraftens riktning är vinkelrät mot ytan. Man delar tyngdkraften i två delar m.h.a ett parallellogram: en kraft som trycker kulan mot ytan och en kraft som har samma riktning som rörelsen. Samma situation som i fall 8. Friktionen är ersatt med en normalkraft (N2) p.g.a blocken som stoppar rörelsen.

5 När stenkulan är i fritt fall, påverkar bara en kraft kulan: tyngdkraften () När stenkulan når sluthastighet, blir det en statisk jämvikt - Nettokraften är noll. Det finns bara två krafter som påverkar stenkulan: tyngdkraften () och luftmotståndet (friktion - F). De är lika stora med motsatt riktning.