WALLENBERGS FYSIKPRIS

Relevanta dokument
Svar och anvisningar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS 2016

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Lösningar till övningar Arbete och Energi

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Svar och anvisningar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

Tentamen i Fysik TEN 1:2 Tekniskt basår

5 Energi och rörelsemängd

Prov Fysik B Lösningsförslag

Svar och anvisningar

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Lösningar Kap 7 Elektrisk energi, spänning och ström. Andreas Josefsson. Tullängsskolan Örebro

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Kortfattat lösningsförslag Fysik A, Tentamensdatum:

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

Lösningar Heureka 2 Kapitel 7 Harmonisk svängningsrörelse

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

Final i Wallenbergs fysikpris

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

27,8 19,4 3,2 = = ,63 = 3945 N = = 27,8 3,2 1 2,63 3,2 = 75,49 m 2

FYSIKTÄVLINGEN. KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING 5 februari 2004 LÖSNINGSFÖRSLAG SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET

a) En pipa som är öppen i båda ändarna har svängningsbukar i ändarna och en nod i

Svar: Inbromsningssträckan ökar med 10 m eller som Sören Törnkvist formulerar svaret på s 88 i sin bok Fysik per vers :

Lösningar Heureka 2 Kapitel 3 Rörelse i två dimensioner

. Bestäm för denna studs stöttalet e! Lösning: Energiprincipen för bollens fall ner mot underlaget ger omedelbart före stöt:

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

Terriervalp-analogin hela historien [version 0.3]

Om α är vinkeln från dörröppningens mitt till första minimipunkten gäller. m x = 3,34 m

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Upp gifter I=2,3 A. B=37 mt. I=1,9 A B=37 mt. B=14 mt I=4,7 A

Tentamen i El- och vågrörelselära,

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

SKOLORNAS FYSIKTÄVLING

SKOLORNAS FYSIKTÄVLING

Tentamen i fysik B2 för tekniskt basår/termin VT 2014

undanträngda luften vilket motsvarar Flyft kraft skall först användas för att lyfta samma volym helium samt ballongens tyngd.

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Lösningar/svar till tentamen i F0031T Hydromekanik Datum:

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

Tentamen ellära 92FY21 och 27

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Om den lagen (N2) är sann så är det också sant att: r " p = r " F (1)

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Upp gifter. 1. På ett bord står en temugg. Rita ut de krafter som verkar på muggen och namnge dessa.

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

Instuderingsfrågor Arbete och Energi

TENTAMEN I FYSIK. HF0022 Fysik för basår I TENA / TEN1, 7,5 hp Tekniskt basår/bastermin TBASA Stefan Eriksson, Svante Granqvist, Niclas Hjelm

Arbete Energi Effekt

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Kapitel 4 Arbete, energi och effekt

4 rörelsemängd. en modell för gaser. Innehåll

Elektromagnetism. Kapitel , 18.4 (fram till ex 18.8)

a. b a. b. 7.

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

9, 10. TFYA15 Fysikaliska modeller VT2019 Partikelkinetik-energi Magnus Johansson,IFM, LiU

WALLENBERGS FYSIKPRIS 2019

Repetition Mekanik Fy2 Heureka 2: kap. 2, 3.1-3, version 2016

mg F B cos θ + A y = 0 (1) A x F B sin θ = 0 (2) F B = mg(l 2 + l 3 ) l 2 cos θ

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

1. a) Effekten i antennen kan beräknas med hjälp av sambandet

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 10 Relativitetsteori den 26 april 2012.

En tyngdlyftare lyfter en skivstång som väger 219 kg. Skivstången lyfts 2,1 m upp från golvet på 5,0 s.

Tentamen i El- och vågrörelselära,

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

9.1 Kinetik Rotation kring fix axel Ledningar

Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST16h KBASX16h. TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00

Omtentamen i Mekanik I SG1130, grundkurs för CMATD och CL. Problemtentamen

# o,too 26L 36o vq. Fy 1-mekaniken i sammandrag. 1 Rörelsebeskrivning (linjebunden rörelse) )-'f* 1.1 Hastighet och acceleration, allmänt

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

9. Magnetisk energi [RMC 12] Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 9.1

Problem Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november Givet:

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

Laborationskurs i FYSIK A

Tenta svar. E(r) = E(r)ˆr. Vi tillämpar Gauss sats på de tre områdena och väljer integrationsytan S till en sfär med radie r:

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Transkript:

WALLENBERGS FYSIKPRIS KVALIFICERINGSTÄVLING 8 januari 016 SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET LÖSNINGSFÖRSLAG KVALTÄVLINGEN 016 1. a) Den stora och lilla bollen faller båda,0 m. Energiprincipen ger hastigheten då den stora bollen slår i golvet: mgh = mv v 0 = gh = 9,8,0 6,3 m/s Svar: 6,3 m/s Den lilla bollen rör sig också med fritt fall,0 m, varmed den får samma hastighet som den stora bollen. Svar: 6,3 m/s c) Den stora bollen studsar elastiskt och får direkt efter studsen hastigheten v 0 riktad uppåt. Den lilla bollen krockar med den stora med hastighet v 0 riktad nedåt. Den relativa hastigheten är v 0 före stöten. Om vi antar att stötarna är elastiska är den lilla bollens hastighet v 0 i förhållande till den stora bollen även efter stöten. Om vi bortser från rekylen på den stora bollen (M>>m) får den lilla bollen hastigheten 3v 0 i förhållande till marken Rörelseenergin omvandlas till lägesenergi: mgh 1 = m(3v 0) h 1 = (3v 0) = 9h g 0 = 18 m. Studshöjden blir då 18+0,4 m 18 m över marken, eller 18- m=16 m över utgångsläget. Svar: 18 m över marken kommer den lilla bollen om stötarna är elastiska.

. a) Instrålad energi mot solfångaren: I t A = 0,9 30 60 9,0 kj = 14580 kj Temperaturen under första halvtimmen ökar 10. Mottagen energi av vattnet i tanken: c m T = 4,18 310 10 kj = 1960 kj Verkningsgraden blev då: 1960 = 0,89 = 89% 14580 Svar: Verkningsgraden är 89% första halvtimmen (13.15-13.45). Vid tiden t = 135 minuter fås den mottagna effekten med hjälp av lutningen av T(t): dt = 0,138 K/min Den mottagna effekten blir då P = de dt = c m 0,138 = 4,18 310 kw 3 kw 60 Svar: Mottagen effekt kl 15.30 var 3 kw. c) Den instrålade effekten på grund av att solen sjunkit har då minskat: P 1 = P 0 cos(34 ). Den mot solpanelen instrålade effekten blir då: P = 0,9 9,0 cos(34 ) kw = 6,715 kw Verkningsgraden:,980 6,715 0,44 Svar: Verkningsgraden kl 15.30 är 44%.

3. Sträckan, s =, m, och tiden, t TOF = 6 ns, som elektronerna rört sig ger elektronenshastighet: v = s =, m/s = 3,537 10 5 m/s, t TOF 6 10 9 Energin hos en foton ger jonisation av kväveatomen samt rörelseenergi hos elektronen. Fotonens energi (λ = 4,8 nm): E f = hc = 6,661 10 34,998 10 8 λ 4,8 10 9 1,60 10 19 ev = 49,9944 ev Elektronens rörelseenergi: E e = mv = 9,109 10 31, (6 10 9 ) 1,60 10 19 ev = 35,56 ev Jonisationsenergin ges då av: E j = E f E e = 49,994 ev 35,56 ev 14 ev Svar: Det elektroniska tillståndet som observerades hade jonisationsenergin 14 ev. Kommentar: Detta är den lägsta jonisationsenergin för kväve 4. I en platt spole ges magnetiska flödestätheten av: B= NµI r där µ= µ r4π 10 7 Vs/Am, där µ r är den relativa permeabiliteten (minst 00 för järn, men upp till 000). Strömmen avtar snabbt med konstant derivata di = 400A/s enligt den förenklade figuren fås med N 1 =:40 varv och r=5 cm. Detta ger en ändring i det magnetiska flödet: dφ db = πr = πr N 1 µ 1 di = πrn r 1µ 1 di = = π 0,05 40 (4 π 10 7 00) 1 400 Wb/s=3,316 Wb/s Antag att det är samma magnetiska flöde på primär och sekundärsidan. Då kommer det att induceras en spänning på sekundärsidan, N =1000 varv: dφ e = N = 3,316 kv Detta ger fältstyrkan: E = e d = 3,316 MV/m 7 MV/m 0,5 Svar: Fältstyrkan i tändstiftet blir 7 MV/m Det borde blivit en gnista!

5. Friktionskraften från vägen på bilen, F f, är riktad enligt bilden till vänster nedan. Denna krafts verkan är både att bromsa bilen och verka som centripetalkraft i kurvan. Storleken på kraften ges av fullt utbildad friktion F f = μmg, där m är bilens massa. Komposanterna (bilden till höger) ges enligt: En komposant bromsar farten i banan (tangentiell): F t = 0,75 μmg En komposant gör att bilen svänger (radiell): F r = mv Pythagoras sats: F f = F t + F r Insättning och förenkling: v = μgr 1 0,75 = μgr 7/16 = 0,5 9,8 40 7/16 m/s 11 m/s r Svar: Farten i banan får inte vara större än 11m/s (41km/h). Att jämföra med hastigheten man kan ha utan att bromsa v = μgr = 50km/h. Om man kör med hastigheten 50 km/h går det alltså bra så länge man inte bromsar.

6. a) Vid jämvikt F L mg = 0. F L = ρgv 0 är lyftkraften, där V 0 är bollens volym. Trycket vid jämvikt är p 0. Vid en liten förflyttning uppåt minskar trycket ρg x Volymen ökar då enligt Boyles lag, (p 0 ρg x)v = p 0 V 0, vilket ger volymen efter förflyttningen: V = p 0V 0 p 0 ρg x Den resulterande kraften (positiv riktning uppåt): p 0 V 0 F R = F L mg = ρg p 0 ρg x mg p 0 F R = ρgv 0 ( p 0 ρg x 1) > 0 p 0 Om x < 0 får vi: F R = ρgv 0 ( 1) < 0 p 0 +ρg x Kraftresultanten har i båda fallen samma riktning som förflyttningen, vilket ger en instabil jämvikt. Svar: Den resulterande kraften är F R = ρg p 0V 0 p 0 ρg x mg. F R > 0 för x > 0 och F R < 0 för x < 0 ger instabil jämvikt. De samband som gäller för bollarna då snöret är sträckt, F T 0 är spännkraften i tråden. Index 1 hänvisar till den övre bollen, index till den nedre och index v till vätskan: Kraftjämvikt för den övre bollen: F L1 F T = mg vilket ger ρ v gv 1 > ρ 1 gv 1. Det första villkoret: ρ 1 < ρ v (den övre bollens densitet är lägre än vattnets). Kraftjämvikt för den nedre bollen: F L + F T = mg vilket ger ρ v gv < ρ gv. Det andra villkoret: ρ > ρ v (den nedre bollens densitet är större än vattnets) Kraftjämvikt för systemet med båda bollarna: F L1 + F L = mg, vilket ger: ρ v gv 1 + ρ v gv = mg V 1 + V = m ρ v m ρ 1 + m ρ = m ρ v vilket är det tredje villkoret: 1 ρ 1 + 1 ρ = ρ v eller ρ v = ρ 1ρ ρ 1 +ρ (medeldensiteten för bollarna är samma som densiteten förvattnet). Svar: De tre villkoren för bollarnas densiteter är ρ 1 < ρ v, ρ > ρ v och 1 ρ 1 + 1 ρ = ρ v.