Enda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper.



Relevanta dokument
Mekanik III, 1FA103. 1juni2015. Lisa Freyhult

Enda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper.

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Övningar för finalister i Wallenbergs fysikpris

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

m 1 + m 2 v 2 m 1 m 2 v 1 Mekanik mk, SG1102, Problemtentamen , kl KTH Mekanik

Tentamen i SG1102 Mekanik, mindre kurs

6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar

Partiklars rörelser i elektromagnetiska fält

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4-sida med valfritt innehåll.

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

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

" e n och Newtons 2:a lag

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Övningsuppgifter

Problemtentamen. = (3,4,5)P, r 1. = (0,2,1)a F 2. = (0,0,0)a F 3. = (2,"3,4)P, r 2

Rapport LUTFD2/TFHF-3089/1-16/(2013) Föreläsningsexempel i Teknisk mekanik

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

SG1108 Tillämpad fysik, mekanik för ME1 (7,5 hp)

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Tentamen i SG1140 Mekanik II. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN m fl. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmedel förutom rit- och skrivdon får användas!

KUNGL TEKNISKA HÖGSKOLAN INSTITUTIONEN FÖR MEKANIK Richard Hsieh, Karl-Erik Thylwe

Stelkroppsmekanik partiklar med fixa positioner relativt varandra

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

=v sp. - accelerationssamband, Coriolis teorem. Kraftekvationen För en partikel i A som har accelerationen a abs

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Tentamen i SG1140 Mekanik II för M, I. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1. Problemtentamen

LÖSNINGAR TENTAMEN MEKANIK II 1FA102

1. Stela kroppars mekanik

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

Mekanik Föreläsning 8

Tentamen i Mekanik för D, TFYA93/TFYY68

Tentamen i Mekanik (FK2002, FK2005, FK2006)

Tentamen i Mekanik - Partikeldynamik TMME08

Kursens olika delar. Föreläsning 0 (Självstudium): INTRODUKTION

FÖRBEREDELSER INFÖR DELTENTAMEN OCH TENTAMEN

Mekanik F, del 2 (FFM521)

Tentamen MF1039 DoP Komponenter

Föreläsning 10: Stela kroppens plana dynamik (kap 3.13, 4.1-8) Komihåg 9: e y e z. e z )

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

MA2003 Tillämpad Matematik I, 7.5hp,

Andra EP-laborationen

3. Om ett objekt accelereras mot en punkt kommer det alltid närmare den punkten.

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

Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

Reglerteknik M3, 5p. Tentamen

Definitioner: hastighet : v = dr dt = r fart : v = v

Tenta Elektrisk mätteknik och vågfysik (FFY616)

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA AUGUSTI 2010

Föreläsning 2,dynamik. Partikeldynamik handlar om hur krafter påverkar partiklar.

Laboration i Maskinelement

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

Separata blad för varje problem.

Krafter i Lisebergbanan och Kaffekoppen

Repetition Mekanik, grundkurs

1 Cirkulation och vorticitet

LABORATIONSHÄFTE NUMERISKA METODER GRUNDKURS 1, 2D1210 LÄSÅRET 03/04. Laboration 3 3. Torsionssvängningar i en drivaxel

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

SÄKERHETSAVSTÅND I BILKÖER

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Laboration 2 Mekanik baskurs

Ordinarie tentamen i Mekanik 2 (FFM521)

TENTAMEN I TILLÄMPAD VÅGLÄRA FÖR M

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4

Lite fakta om proteinmodeller, som deltar mycket i den här tentamen

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1 m fl. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmedel förutom rit- och skrivdon får användas!

TFYA16/TEN :00 13:00

Fysikens lagar och hur dessa påverkar en robot

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Tentamen i Mekanik för D, TFYY68

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Vrid och vänd en rörande historia

Betygskriterier Matematik E MA p. Respektive programmål gäller över kurskriterierna

Inlämningsuppgift 4 NUM131

Obs: Använd vektorstreck för att beteckna vektorstorheter. Motivera införda ekvationer!

NEWTONS 3 LAGAR för partiklar

Vektorer. 1. Vektorer - definition och räkneoperationer F H

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

Solsystemet: Solen, Merkurius, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, (Pluto) Solens massa är ca gånger jordmassan

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Tentamen i Mekanik I SG1130, baskurs P1 och M1. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmede förutom rit- och skrivdon får användas!

Prov Fysik 2 Mekanik

Tentamen i FysikB IF0402 TEN2:

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

Aerodynamik - Prestanda

9.2 Kinetik Allmän plan rörelse Ledningar

Ordinarie tentamen i Mekanik 2 (FFM521)

MEKANIK II 1FA102. VIK detta blad om bladen med dina lösningar. Se till så att tentamensvakterna INTE häftar samman lösningsbladen.

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:

KTH Mekanik Fredrik Lundell Mekanik mindre kurs för E1 och Open1 Läsåret 05/06 Tentamen i 5C110 Mekanik mk, kurs E1 och Open 1 006-03-15 Var noga med att skilja på skalärer och vektorer. Rita tydliga figurer och motivera lösningarna väl. Enda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper Problem 1.a. En partikel med massan m släpps från vila i punkten A på ett strävt lutande plan med lutningsvinkeln α och slungas uppåt planet av det elastiska bandet som är fäst i de två pinnarna på planet på avståndet a från varandra. Bestäm partikelns hastighet i punkten B mittemellan de två pinnarna då bandet är horisontellt och ospänt. Bandets naturliga längd är a och dess elastiska konstant är k. Friktionstalet mellan partikeln och planet är µ. (p) 1.b. Hur långt upp på planet kommer partikeln att glida innan den stannar/vänder? (1p). En partikel med massan m sitter fäst i änden på en lätt, tunn, stång med längden l som är friktionsfritt ledad så att vinkeln α kan variera. Konstruktionen roterar runt en vertikal axel enligt bilden med rotationshastigheten ω. Bestäm vinkeln α om denna är konstant. (3p) 3. Kajsa och Kalle i Volvon från KS1 har nu köpt ny bil: en Toyota Prius. Denna bil, som ju är en elhybrid, har en mätare som visar effekten applicerad på hjulen i realtid. Kalle roar sig därför med att under alla accelerationer i förväg räkna ut vilken konstanta effekt som behövs för att nå en viss hastighet på en viss tid eller sträcka. Efter att Kalle misslyckats med kartläsningen har han placerats vid ratten och Kajsa tagit över kartan. De ska nu ut på motorvägen igen och ska precis åka ut på motorvägen via en påfart med radien ρ m som vrider sig ett kvarts varv åt höger innan de kommer ut på motorvägen. Kalle står still vid början av denna motorvägspåfart och ska ge gas. Vilken konstanta effekt P måste han släppa loss genom att trycka ner gaspedalen lagom mycket för att komma upp i hastigheten v vid avfartens slut? Bilen, Kalle och Kajsa väger tillsammans m kg. Bortse från luftmotståndet vid denna beräkning. (3p) 4. En partikel med massan m glider friktionsfritt fram och tillbaka under inverkan av tyngdkraften i ett spår format som en cirkelbåge med radien ρ enligt figuren. Utnyttja att sinθ θ för små vinklar och bestäm perioden för svängningar med liten amplitud. (3p) Lycka till! Fredrik Lösningar kommer att finnas på kurshemsidan strax efter skrivtidens slut.

Teori 5. a) Rita en figur och härled uttrycket för hastigheten i naturliga komponenter. (1p) b) Rita en figur och härled uttrycket för hastigheten och accelerationen i cylinderkoordinater. (p) 6. a) Definiera arbetet U 1- som kraften F uträttar vid förflyttning från r 1 till r. (1p) b) Definiera kinetiska energin för en partikel. (1p) c) Formulera och bevisa lagen om kinetiska energin (sambandet mellan arbetet och ändringen av kinetiska energin). (1p) 7. a) Definiera vad som menas med en konservativ kraft. (1p) b) Härled uttrycket för potentiella energin för den allmänna gravitationskraften. (1p) c) Formulera och bevisa momentekvationen (att rörelsemängdsmomentets tidsderivata är lika med kraftmomentet) för en partikel. (1p) 8. a) Definiera vad som menas med en centralkraft. (1p) b) Rita en figur och härled ett uttryck för sektorhastigheten da/dt. (1p) c) Visa att sektorhastigheten är konstant vid centralrörelse. (1p) Lycka till! Fredrik

Lösningar till Tentamen 060315 i kursen 5C110, Mekanik mindre kurs för E1 och Open1 Uppgift 1.a. C l α C l x B b F el A N F fr B b A F el F fr x Lagen om kinetiska energin ger: U A B = T B T A T A = mv A, T B = mv B Arbetet ges av: där v B är den sökta hastigheten och v A = 0. U A B = VA el VB el + VA tk VB tk + U fr A B vilket ger U A B = k(a a + b ) b sin α bµn = Till slut: = k(a + b a a + b ) b sin α bµ cos α = = k(a + b a a + b ) b cos α(µ + tan α). mv B = U A B v B = 4k m (a + b a a + b ) gb cos α(µ + tan α)

Uppgift 1.b. Lagen om kinetiska energin ger: U B C = T C T B T C = mv C, T B = mv B där v B är berknad i 1.a. och v C = 0. Arbetet ges av: U A B = VB tk VC tk + U fr B C vilket ger Till slut: U B C = l sin α lµn = = l cos α(µ + tan α). mv B = U B C l = k(a + b a a + b ) gb cos α(µ + tan α) cos(µ + tan α)

Uppgift. z r S α θ Inför cylindriska koordinater enligt figuren och ställ upp kraftekvationen i r- och z-led: e r : m( r r θ ) = S sin α e z : m z = S cos α där θ = ω, r = l sin α samt r = 0 och z = 0. Detta ger: mlω cos α = 0 och α = cos 1 om ω > g/l. För mindre ω är α = 0 det stabila läget. Svaret ovan räcker dock för full poäng. Uppgift 3. g lω v B A θ r Inför cylindriska koordinater enligt figuren. Radien r är konstant och lika med ρ, samt v = ρ θe θ. Kraften som motorn ger upphov till r riktad rakt

fram, dvs F = F e θ. Betrakta bilens effekt: P = F v = F e θ ρ θe θ = F ρ θ ma θ = P ρ θ. Vi har också(eftersom r är konstant: och får: Multiplicera med dθ: a θ = ρ θ mρ θ = P ρ θ θ = θdθ = d θ dθ dθ = dt dt d θ = θd θ θd θ = P mρ θ. P mρ θ dθ mρ θ d θ = P dθ. Integrera detta från A till B (v A = 0 ger θ A = 0, v B = v ger θ B = v/ρ samt θ A = 0 och θ B = π/): v/ρ mρ θ d θ π/ = P dθ mv3 0 0 3ρ = P π. Slutligen: Uppgift 4. P = mv3 3ρπ. r θ N Inför cylinderkoordinater enligt figuren. Kraftekvationen i θ-led ger (r är konstant): e θ : mρ θ = sin θ.

Approximationen sin θ θ ger: ρ θ + gθ = 0. Detta är en svängningsekvation med ω n = g och perioden ρ τ = π ρ τ = π ω n g.