m 1 + m 2 v 2 m 1 m 2 v 1 Mekanik mk, SG1102, Problemtentamen 2013 08 20, kl 14-18 KTH Mekanik 2013 08 20



Relevanta dokument
Tentamen i SG1102 Mekanik, mindre kurs

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

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

Tentamen i Mekanik (FK2002, FK2005, FK2006)

Modul 6: Integraler och tillämpningar

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

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

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

m/s3,61 m/s, 5,0 s och 1,5 m/s 2 får vi längden av backen, 3,611,5 5,011,1 m/s11,1 3,6 km/h40,0 km/h

1 Navier-Stokes ekvationer

konstanterna a och b så att ekvationssystemet x 2y = 1 2x + ay = b 2 a b

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

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar

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

När jag har arbetat klart med det här området ska jag:

Kurs: HF1012, Matematisk statistik Lärare: Armin Halilovic Datum: Måndag 30 mars 2015 Skrivtid: 8:15-10:00

INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI. Mekanik baskurs, Laboration 1. Bestäm tyngdaccelerationen på tre olika sätt

1. Frekvensfunktionen nedan är given. (3p)

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

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

Tentamen i Fysik A, Tekniskt-Naturvetenskapligt basår

4-6 Trianglar Namn:..

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1. Problemtentamen

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

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

Mekanik Föreläsning 8

Institutionen för matematik Envariabelanalys 1. Jan Gelfgren Datum: Fredag 9/12, 2011 Tid: 9-15 Hjälpmedel: Inga (ej miniräknare)

Tentamen i SG1140 Mekanik II. Problemtentamen

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

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

NEWTONS 3 LAGAR för partiklar

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

SF1620 Matematik och modeller

Kontrollskrivning i Linjär algebra ,

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

Lösningar till problemtentamen

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Nämnarens adventskalendern 2007

Lathund, procent med bråk, åk 8

Facit med lösningsförslag kommer att anslås på vår hemsida Du kan dessutom få dem via e-post, se nedan.

Kapitel 6. f(x) = sin x. Figur 6.1: Funktionen sin x. 1 Oinas-Kukkonen m.fl. Kurs 6 kapitel 1

Börje Truedsson. Lösningar till Blandade uppgifter kap 1-2. Enheter / Prefix

Kryssproblem (redovisningsuppgifter).

3.1 Linjens ekvation med riktningskoefficient. y = kx + l.

DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

Algebra, polynom & andragradsekvationer en pampig rubrik på ett annars relativt obetydligt dokument

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

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

AB2.1: Grundläggande begrepp av vektoranalys

Skriva B gammalt nationellt prov

Föreläsning 1 i Elektronik ESS010

Möbiustransformationer.

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

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.

university-logo Mekanik Repetition CBGA02, FYGA03, FYGA07 Jens Fjelstad 1 / 11

" e n och Newtons 2:a lag

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

Elektronen och laddning

Partiklars rörelser i elektromagnetiska fält

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

Övningshäfte Algebra, ekvationssystem och geometri

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

Repetition av cosinus och sinus

x 2 + px = ( x + p 2 x 2 2x = ( x + 2

Tomi Alahelisten Lärare Idrott & Hälsa - Internationella Skolan Atlas i Linköping. Orientering

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Scoot Boot - frågor & svar

Lab 31 - Lauekamera TFFM08 - Experimentell Fysik

Sammanfattning av kursdag 2, i Stra ngna s och Eskilstuna

Manual. Mini. En Joystickmus för styrning av datorer Point-it! Mini USB Point-it! Mini USB Kula

Menys webbaserade kurser manual för kursdeltagare. Utbildningsplattform: Fronter

Hävarmen. Peter Kock

SF1625 Envariabelanalys

NATIONELLA MATEMATIKTÄVLING

David Wessman, Lund, 30 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 5. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

På och avmastning. 1. Ensam är inte stark

Mätningar på op-förstärkare. Del 3, växelspänningsförstärkning med balanserad ingång.

729G04 - Hemuppgift, Diskret matematik

Facit åk 6 Prima Formula

Manual Gamla Akka-plattan

5B1816 Tillämpad mat. prog. ickelinjära problem. Optimalitetsvillkor för problem med ickelinjära bivillkor

4-9 Rymdgeometri Namn:.

4-3 Vinklar Namn: Inledning. Vad är en vinkel?

Tentamen i mekanik TFYA16

Vi skall skriva uppsats

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs. Problemtentamen

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Inlämningsuppgift: Introduktionskurs

Tentamen SSY041 Sensorer, Signaler och System, del A, Z2

Träningsprogram - sommaren 2010

Sammanfattning på lättläst svenska

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

Hemsida Arbetsrum. Skapa arbetsrumslista

Tentamen i Mekanik - Partikeldynamik TMME08

Transkript:

KTH Mekanik 2013 08 20 Mekanik mk, SG1102, Problemtentamen 2013 08 20, kl 14-18 Uppgift 1: En bil börjar accelerera med ẍ(0) = a 0 från stillastående. Accelerationen avtar exponentiellt och ges av ẍ(t) = a 0 exp( t/τ), d.v.s. accelerationen har sjunkit till a 0 /e efter tiden τ. Beräkna sluthastigheten v = lim t ẋ(t) (1 poäng) samt efter hur lång tid 4/5 (eller 80%) av sluthastigheten har uppnåtts (2 poäng)! Uppgift 2: Två kroppar är upphängda i vardera änden av en tråd som löper över en lätt och lättrörlig trissa. Den tyngre av kropparna has massan M och när systemet släpps från vila får denna accelerationen a nedåt. Beräkna den lättare kroppens massa m uttryckt i tyngdaccelerationen g, samt givna storheter! M m a Figur 1: Systemet i Uppgift 2. Uppgift 3: Två partiklar glider sig på ett strävt horisontalplan med vinkelräta hastigheter när de plötsligt krockar och fastnar i varandra. Glidfriktionstalet är µ. Partiklarna har massorna m 1 och m 2 och just innan de krockar har de farterna v 1 respektive v 2. Hur långt glider de efter krocken? y v 2 m 1 + m 2 B v R m 1 m 2 v 1 x k A Figur 2: Till vänster illustreras Uppgift 3. Till höger visas systemet i Uppgift 4. Uppgift 4: En kula skjuts iväg med en fjäder av styvhet k som trycks ihop och släpps. Hur lång sträcka δ måste fjädern tryckas ihop om kulan, som från början har en horisontell hastighet, i den fortsatta rörelsen precis klarar att följa ett glatt halvcirkelformat vertikalt spår av radien R, hela vägen, utan att släppa? Skriv aldrig flera uppgifter på samma papper. HE 2013 05 23

Teoritentamen Uppgift 5: Definiera skalärprodukten (1 poäng) och vektor- eller kryssprodukten (2 poäng) av två vektorer, a och b, dels geometriskt med hjälp av längder och vinklar mm., dels i termer av vektorernas komponenter i någon ortogonal högerorienterad bas i det tredimensionella rummet. Uppgift 6: Härled de naturliga komponenterna av hastigheten och accelerationen uttryckt i båglängdens (s) tidsderivator ṡ, s, samt krökningsradien ρ. Härledning de tidsderivator av basvektorerna, e t, e n, som behövs, och tydlig figur, skall ingå! Uppgift 7: a) Definiera vad som menas med en konservativ kraft. (1p) b) Ange potentiella energin för fjäderkraft, tyngdkraft och Newtonsk gravitation. (2p) Uppgift 8: Studera rörelseekvationen för en fri dämpad svängning, mẍ = kx cẋ. Vilka tre olika fall kan förekomma? Skriv upp den allmänna lösningen för ett av dessa! Problem- och teoritentamen är olika tentamensmoment. Har du klarat kontrollskrivningar är teoridelen redan godkänd. Varje uppgift ger högst 3 (tentamens)poäng. På vardera delen kan man högst få 12 poäng och för godkänt fordras minst 4 poäng. För att kursen skall vara klar i sin helhet måste du också ha fått godkänt på inlämningsuppgifter. Enda tillåtna hjälpmedel: skriv- och ritdon inklusive suddgummi. HE 2013 08 20

KTH Mekanik 2013 08 20 Mekanik mk, SG1102, Lösningar till problemtentamen, 2013 08 20 Uppgift 1: En bil börjar accelerera med ẍ(0) = a 0 från stillastående. Accelerationen avtar exponentiellt och ges av ẍ(t) = a 0 exp( t/τ), d.v.s. accelerationen har sjunkit till a 0 /e efter tiden τ. Beräkna sluthastigheten v = lim t ẋ(t) (1 poäng) samt efter hur lång tid 4/5 (eller 80%) av sluthastigheten har uppnåtts (2 poäng)! Lösning 1: Farten fås genom integration av accelerationen: ẋ(t) = t 0 a 0 exp( t/τ) dt = a 0 τ exp( t/τ) t 0 = a 0 τ[1 exp( t/τ)] där integrationskonstanten bestäms av att ẋ(0) = 0. Ur detta fås direkt att Svar 1: v = a 0 τ. Sätter man ẋ(t ) = (4/5)a 0 τ får man ekvationen som ger, exp(t/τ) = 5, vilket ger svaret Svar 2: T = τ ln 5 1, 61 τ. a 0 τ[1 exp( T/τ)] = (4/5)a 0 τ

Uppgift 2: Två kroppar är upphängda i vardera änden av en tråd som löper över en lätt och lättrörlig trissa. Den tyngre av kropparna has massan M och när systemet släpps från vila får denna accelerationen a nedåt. Beräkna den lättare kroppens massa m uttryckt i tyngdaccelerationen g, samt givna storheter! S S mg m M Mg Figur 1: Systemet i Uppgift 2 frilagt. Lösning 2: Låt en x-axel vara uppåt på vänster sida och en annan ner på höger sida. Om vi betecknar spännkraften i tråden med S blir rörelseekvationenrna efter friläggning, mẍ = S mg, Mẍ = Mg S. eftersom accelerationen upp på vänster sida måste vara samma som accelerationen ner på höger. Dessutom är det givet att ẍ = a. Elimineras S fås att M(g a) = m(g + a) och således att, Svar: m = M(g a)/(g + a).

Uppgift 3: Två partiklar glider sig på ett strävt horisontalplan med vinkelräta hastigheter när de plötsligt krockar och fastnar i varandra. Glidfriktionstalet är µ. Partiklarna har massorna m 1 och m 2 och just innan de krockar har de farterna v 1 respektive v 2. Hur långt glider de efter krocken? y v 2 m 1 + m 2 m 1 m 2 v v 1 x Figur 2: Här illustreras Uppgift 3. Lösning 3: Vid krocken är rörelsemängden bevarad. Detta ger, m 1 v 1 e x + m 2 v 2 e y = (m 1 + m 2 )v, där v är hastigheten omedelbart efter krocken. Omedelbart efter krocken är då kinetiska energin för den hopslagna partikeln, T = 1 2 (m 1 + m 2 )v 2 = 1 m 2 1 v2 1 + m2 2 v2 2. 2 m 1 + m 2 När friktionskraften har stannat denna hopslagna partikel har den uträttat arbetet T enligt lagen om kinetiska energin. Eftesom normalkraften är lika med tyngdkraften, N = (m 1 + m 2 )g, fås för glidfriktionskraften f = µn = µ(m 1 + m 2 )g. Friktionskraften uträttar alltså arbetet, µ(m 1 + m 2 )gl = 0 T, där l är sträckan som partikeln rört sig (eftersom kraften hela tiden är antiparallell med förflyttningen). Alltså fås, Svar: Sträckan som det glider blir l = 1 m 2 1 v2 1 + m2 2 v2 2 2µg (m 1 + m 2 ) 2.

Uppgift 4: En kula skjuts iväg med en fjäder av styvhet k som trycks ihop och släpps. Hur lång sträcka δ måste fjädern tryckas ihop om kulan, som från början har en horisontell hastighet, i den fortsatta rörelsen precis klarar att följa ett glatt halvcirkelformat vertikalt spår av radien R, hela vägen, utan att släppa? B R k A Figur 3: Systemet i Uppgift 4. Lösning 4: Fjädern ger partikeln en kinetisk energi som alltså är, 1 2 mv2 0 = 1 2 kδ2, i lägsta punkten A. Farten är då, v 0 = k/mδ. Därefter gäller att endast tyngdkraften uträttar arbete och att energins bevarande ger, 1 2 mv2 = 1 2 mv2 0 mgr(1 cos θ). Kraftekvationens (ma = F ) normalkomponent (naturliga komponenter) ger, m v2 R = N mg cos θ. Om normalkraften N precis blir 0 i högsta punkten, θ = π, fås att v 2 = gr där. Sätter man in detta i energiekvationen, med θ = π får man, 1 2 mgr = 1 2 mv2 0 mgr(1 cos π) 1 2 mgr = 1 2 kδ2 2mgR. så, gr = (k/m)δ 2 4gR, vilket ger Svar: δ = 5mgR. k

Alla uppgifter finns besvarade i läroböckerna. HE 2013 08 20 Teoritentamen