Separata blad för varje problem.

Transkript

1 Institutionen för Fysik och Materialvetenskap Tentamen i FYSIK A för Tekniskt/Naturvetenskapligt Basår lärare : Johan Larsson, Lennart Selander, Sveinn Bjarman, Kjell Pernestål (nätbasår) Skrivtid : 4 timmar. Hjälpmedel : Formelsamling, tabeller, räknedosa, linjal, gradskiva, övrig rekvisita. Anvisningar : Skrivningen består av 11 problem som skall lösas utförligt. Definiera införda beteckningar - helst i figur. Ange fysikaliska samband. Motivera uppställda ekvationer och eventuella approximationer. Ange svaren i SI-enheter. Poängen finns angiven för varje problem. Total poängsumma är 40p. För godkänt krävs normalt 45% (18p). Endast ett problem per blad! Skriv namn på varje inlämnat blad! Separata blad för varje problem. Namn : person # : P1 På ett daghem tillverkade man en enkel rutschbana åt barnen av ett långt plastskynke som man såpade in och spolade vatten på - allt för att få det så halt och friktionsfritt som möjligt. En skiss av rutschbanan visas i figuren. Uppskatta den hastighet som barnen fick i denna hembyggda rutschbana om barnen startade från vila. P2 4p Du blir besviken då du finner att ingen lampa verkar fungera i den julljusstake med 7st lampor Du precis köpt (i själva verket är endast en av glödlamporna trasig). Du beger dig därför ut i julhandeln igen för att köpa en ny lampa. Ljusstaken är avsedd för 230V. a) Hur är lamporna kopplade i ljusstaken? Motivera! b) Beskriv (kortfattat) hur Du med hjälp av en multimeter kan mäta Dig fram till vilken lampa som är trasig. Med multimetern kan Du mäta spänning, ström eller resistans. c) Vilken spänning ska lamporna vara märkta med som Du tänker köpa? Lamporna är märkta med effekten 3W. d) Efter glödlampsbytet får Du äntligen julljusstaken att lysa. Hur stor ström går det genom varje glödlampa? Endast ett problem per blad!

2 P3 När Ella försöker skjuta bokhyllan på golvet finner hon att den tenderar att tippa omkull i stället för att glida. Bokhyllans massa är 62 kg och är jämnt fördelad i bokhyllan. Bokhyllans bredd är 0.5 m och höjden 1.4 m. Hur stor kraft måste Ella minst skjuta på med längst upp på bokhyllan för att den ska börja tippa? P4 Luftskeppet Graf Zeppelin var fyllt med vätgas och flög åren en total sträcka på km. Skeppet var 237m långt och vätgasvolymen m 3. Luftens densitet var vid tillfället 1.3kg/m 3. Beräkna luftens lyftkraft på Graf Zeppelin. Luftskeppet Graf Zeppelin startar. P5 P6 5p Ett akvarium, med tropiska, värmeälskande, fiskarter från Rio Orinocco i Amazonas, ska förses med en doppvärmare för att hålla trivseltemperaturen för fiskarna i akvariet på 28 C. Rumstemperaturen där akvariet står är 19 C och akvariet har måtten : 120cm långt, 50cm brett och 40cm högt. Doppvärmaren är en spiralformad motståndstråd som värms upp genom att låta en ström gå genom tråden. Doppvärmaren är märkt 230V / 300W och har verkningsgraden 93%. En pump ser till att vattencirkulationen i akvariet är god. Energiutbyte anses endast äga rum mellan doppvärmaren och akvarievattnet. Hur lång tid måste doppvärmaren vara inkopplad för att höja temperaturen från rumstempererat vatten till den temperatur fiskarna trivs i? Pelle drar en kälke med kraften F=32N och med konstant hastighet på ett horisontellt underlag. Kälkens massa är 4.6kg. Se figur. a) Rita ut de krafter, både till storlek och riktning, som verkar på kälken. b) Hur stort arbete utför Pelle på kälken då han drar kälken 450m hela vägen hem? P7 4p Två små, positivt laddade, kulor befinner sig nära varandra. Den ena kulans laddning är 3 gånger större än den andra kulans laddning, Q. Kraften på en av kulorna är utritad i figuren. F=160µN. a) Vilken storlek och riktning har kraften på den andra kulan? Motivera svaret. b) Antag att avståndet mellan kulorna är 1.5cm. Hur stor är laddningen Q? 3Q Q F Endast ett problem per blad!

3 P8 6p En liten kon faller fritt i luft från vila : V Konen massa är 50g och fallrörelsen visas i sträcka-tid-diagrammet. a) Visa fallrörelsen i ett hastighets-tidsdiagram. b) Rita ut de krafter som verkar på konen vid tiden 0.3s (både till inbördes storlek och riktning). c) Hur stor är luftmotståndskraften då maximal hastighet uppnåtts? sträcka [m] 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 tid [s] P9 En laserstråle går från luft in i en glassort som man önskar bestämma brytningsindex för. Se strålgångsdiagrammet. Vilket brytningsindex har glaset? luft glas P10 Världsrekordet i fridykning, där dykaren andas in luft vid vattenytan, i klassen "No Limit" för damer, är satt av Tanya Streeter (USA) och är på 160m. Vattnets densitet är 1050kg/m 3. a) Beräkna vattentrycket som Tanya är utsatt för på 160m vattendjup. b) Jämför med normalt lufttryck. P11 4p Ett 3.5cm högt föremål är placerat 16.0cm framför en tunn, positiv, lins med brännvidden 6.0cm. Konstruera ett strålgångsdiagram och bestäm bildens storlek. Lycka till och God Jul! (Tentamensresultatet anslås på Ångströmlab och på Studentportalen innan Jul.) Endast ett problem per blad!

4

5

6

7