Kursinformation: F0004T Fysik1, lp1 2007

Transkript

1 Kursinformation: F0004T Fysik1, lp MÅL Kursen avser att ge grundläggande kunskaper om fysikens fundamentala begrepp och relationer inom mekanik och termodynamik, att belysa fysikens karaktär av teoretisk och experimentell vetenskap och att ge förtrogenhet med några av de matematiska metoder som används inom fysiken. Kursen utvecklar även förmågan att planera och genomföra experiment samt att värdera experimentella resultat, och ger vana vid presentation av resultat i form av teknisk rapport. LEKTIONER 23 dubbeltimmar (se lektionsplanering nedan). LABORATIONER I kursen ingår en obligatorisk laboration i experimentell metodik. Denna laboration genomförs vid tre tillfällen omfattande 2 dubbeltimmar vardera. I kursen ingår även en obligatorisk laboration i termodynamik "Fasomvandling" (2 dubbeltimmar). LITTERATUR Young, Freedman, University Physics with Modern Physics, 12 th ed, Addison-Wesley, (2007). Även tidigare upplaga, tex 11 th ed, bör gå bra att använda. C. Nordling, J. Österman: Physics Handbook, Studentlitteratur, (2006, 2004 mfl). Extramaterial som finns i Fronter (skrivs ut på egen hand): 1) Formelsamling Tillägg till Physics Handbook; 2) Kompendium Experimentell metodik; 3) Kompendium Rapportskrivning; 4) Kompendium Mekanik (endast avsnitt M1); 5) Laborationsinstruktion Fasomvandling. 6) Rättningsprotokoll - Kommentarer, rapport i experimentell metodik. 7) Kompendium om problemlösning Laborationskort och laborationsjournal utdelas. TENTAMEN Kursen avslutas med en skriftlig tentamen omfattande vanligtvis 5-6 uppgifter. För godkänt krävs minst 9 av totalt 18 poäng. Tentamenstid 5 tim. Uppgifterna kan omfatta räkneproblem, uppgifter med anknytning till laborationskursen, diskussionsfrågor samt teoriuppgifter. Hjälpmedel: Physics Handbook med tilläggshäfte samt räknedosa och ritmateriel. OBS! I Physics Handbook får inga anteckningar finnas. Om du har en begagnad Physics Handbook som innehåller anteckningar på de blanka sidona så måste dessa rivas ut till tentamen. Under kursens gång kommer det finnas möjlighet att göra duggor/kontrollfrågor (ca 10 st home assignments). De är frivilliga och alla utom en görs via Fronter. Alla duggorna utom två automaträttas i Fronter. En dugga (friläggning assignment 2-2) rättas på lektion 10 (Mek7) och en är som schemalagd lektionsdugga i klassrum. Duggorna kan ge bonuspoäng (maximalt 2p) till tentamen. Bonuspoängen gäller endast vid ordinarie tentamenstillfälle. Se Fronter för mer information om assignments och duggor. EXAMINATOR Nils Almqvist, rum E106, tel Nils.Almqvist@ltu.se 1

2 KLASSLÄRARE Val/EEIGM: Nils Almqvist, rum E106, tel Ö1A: Hans Åkerstedt, rum E808a, tel Erik Elfgren, rum E114, tel Ö1B: Alexander Soldatov, rum E301, tel DSP: Mats Ekevad, SKE, tel. Ank STUDIEEXPEDITION i E-huset KURSENS HEMSIDA/FRONTER Kursen använder sig i första hand av FRONTER. Det finns även en hemsida men där läggs i princip bara gamla tentor. ( 2

3 LEKTIONSPLANERING YF står för Young & Freedman: University Physics 12:e upplagan; EM står för kompendium Experimentell metodik, T. Bucht, et al, 6:e upplagan, LuTH, (2006). M står för tilläggskompendium Mekanik, A. Wåhlin, (2005). Kursiv stil innebär att avsnittet läses själv. Uppgifter skrivna med fet stil rekommenderas i första hand. Lekt Del Avsnitt Innehåll Uppgifter uppl12 1 EM1 EM EM EM2 EM 2.3, EM EM3 EM 2.4 EM A5 (metod 1) Kompendium: Rapportskrivning 4 Mek1 YF YF Mek2 YF 4 YF Mek3 YF YF 5.5 Introduktion och inledning Kurvanpassning, linearisering Fysikaliska storheters dimensioner Ansats provning utvärdering Rapportskrivning Rätlinjig rörelse Rörelse i ett plan, projektilrörelse, Cirkelrörelse Newtons rörelselagar Tillämpning av Newtons lagar Tillämpning av Newtons lagar (forts) Naturens fundamentala krafter a-c a-c Q2.11 Q2.12 Q3.6 Q3.1 Q Q4.25 Q Q5.2 Q Mek4 YF 6 Arbete och kinetisk energi Q6.2 Q6.16 Q Mek5 YF Potentiell energi, bevaring av energi Q7.3 Q7.6 Q7.8 9 Mek6 YF Rörelsemängd, impuls och kollisioner Q8.6 Q8.7 Q Mek7 YF 5 8 Fortsatt övning (rättning assignment 2-2 på lektion) 7.46a 7.63, uppg. enl tidigare 3

4 Lekt Del Avsnitt Innehåll Uppgifter 11 Mek8 YF 10.1 YF 11.1, 11.3 Moment Jämvikt Q10.1 Q Mek9 YF Jämvikt, fortsatt övning Q11.7 Q Mek10 M 1 Jämvikt, sammansatta strukturer M Mek11 Fortsatt övning Ev. översiktligt om virtuella arbetets princip. Dugga Dugga Lektionsdugga (omfattar all mekanik) 15 Te1 YF YF Termodynamiska definitioner Te2 YF 17.7 Värmetransport Te3 YF Medieegenskaper Te4 YF 18.4 YF 17.6, 18.6 Medieegenskaper (fortsättning) // 19 Te5 YF Första huvudsatsen Te6 YF Ideala gaser Te7 YF YF Te8 YF 20.4,5,7 YF 20.8 Kretsprocesser & Värmemaskiner 23 Te9 Repetition, Termodynamik Andra huvudsatsen

5 KOMPLETTERANDE SVAR : a) 196 m/s; b) 1, g 3.34: 0,81 m/s 2, 38 o till höger om vertikallinjen (snett upp åt höger) 4.54 a)- ; b) 3,53 m/s 2 ; c) 120 N; d) 93,3 N 5.4 a) 2, N; b) 1, a) 5, N; b) 3, N 5.14 a) T=wsinα ; b) 2wsinα; c) wcosα för varje 5.62 w; F = w/ a) 21 m/s; b) 8,5 m/s v = grm m 6.4 a) 99,2 N; b) 387 J; c) n0ll;noll; e) noll 6.6 2, J 6.38: a) 2,0 m/s; b) 2,0 m/s; c) 1,7 m/s a) -22,3 J; b) 15,3 J; c) Normalkraft utr. Inget arbete; d) -7,0 J; e) 1,4 m/s ,72 m 7.46 a) h > (5/2)R 7.74 a) 7,30 m/s; b) 1,06 m; c) 1,32 m 8.20 a) 3,60 m/s; b) 8,64 J 8.36 a) 2,93 cm; b) 866 J; c) 1,73 J m/s (230 m/s) ,150-kg: 3,2 m/s åt vänster; 0,300-kg: 0,20 m/s åt vänster ,2 cm 10.4: a) 2, Pa; b) 1, Pa a) 38 J; b) 4, J a)2, J/kg K; b) overestimate 17.52: a) Q = 6, J, b) Q = 6, J, c) ånga ger betydligt värre brännskador : P = 4, W = 4,54 kw : a) T = 175 o C, b) V = 1,00 l 18.14: a) V 2 = 3,74 V 1, b) lungorna klarar ej denna volymförändring, bör andas 18.24: N = nn A = pvn A /(RT) =2, : λ = 1, m a) 1380 J/kg K; b) Vibrationer bidrar till specifika värmekapaciteten m Fast fas och ånga, ingen vätska a) 758 J; b) 0,0242% 19.4 a)-; b) a)-; b) 0 första; -4, J andra a)-1, J; b) 2, J ut ur; c) Nej a) Ja; b) Nej; c) Negativ W=Q=-335 J Temperaturen 0.00 C är précis under trippel punkten hos vatten därför är det ingen vätska. Fat is och vattenånga är I jämvikt vid C. patm 18.62: 0.9 m = 0,14 m ρg 18.74: a) 758 J, b) 0,0242% 19.28: W = Q = 335 J 19.21: a) vågrät linjen V 1 V 2 ; b) W = 208 J; c) på kolven; d) ΔU = 712 J; e) Q = J; f) W = 208 J C v = 65,5 J/mol K; C p = 73,8 J/mol K a) 301K; b) isoterm: 301 K; isobar 601 K; adiabatisk: 189K 19.41: a) pv ökar; b) W = 4800 J 19.44: Q ab = 90 J, Q bc = 890 J, Q ad = 300 J, Q dc = 350 J; värme tillförs a)-; b) 710 K; c) 4, Pa; d) 285 J a)-; b) 114 K; c) 6, Pa 19.62: b) T 2 = 710 K c) p 3 = 480 kpa d) W = 285 J 19.64: a) T 1 = 150 K, T 2 = 114 K, p min = 6, Pa 20.6: a) 3, J; 2, J a) -665 J refr, b) -190 J refr, c) 285 J machine : a) T = 28,94 o C, b) ΔS = 49,2 J/K 20.43: a) Q in = 2, J, Q ut = 1, J; b) W = 4, J, e = 0,21 = 21%; c) e max = 0,67 = 67% ,5% a) 7, J; b) 9, J; c) 1, J; d) 3,73 5