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

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

Svar och anvisningar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TENTAMEN. Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A, Basterminen del 1 Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling.

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Svar och anvisningar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

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

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t 2π T x. s(x,t) = 2 cos [2π (0,4x/π t/π)+π/3]

Tentamen i Fysik TEN 1:2 Tekniskt basår

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Lösningar till övningar Arbete och Energi

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

Lösningar Heureka 2 Kapitel 7 Harmonisk svängningsrörelse

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i El- och vågrörelselära,

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Svar och anvisningar

Tentamen i El- och vågrörelselära,

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

Denna vattenmängd passerar också de 18 hålen med hastigheten v

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

SKOLORNAS FYSIKTÄVLING

TENTAMEN. Linje: Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling. Umeå Universitet. Lärare: Joakim Lundin

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TFYA16/TEN :00 13:00

Andra EP-laborationen

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t s(x,t) =s 0 sin 2π T x. v = fλ =3 5 m/s = 15 m/s

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

Final i Wallenbergs fysikpris

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.

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

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

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

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 11 oktober 2004

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Övningsuppgifter

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

INFÖR BESÖK PÅ GRÖNA LUND

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

Lösningar till Matematik 3000 Komvux Kurs D, MA1204. Senaste uppdatering Dennis Jonsson

Tentamen i Mekanik för D, TFYY68

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Bra tabell i ert formelblad

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Laborationsrapport. Joseph Lazraq Byström, Julius Jensen och Abbas Jafari Q2A. 22 april Ballistisk pendel

Parabeln och vad man kan ha den till

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november 2011

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Mekanik Föreläsning 8

Lösningar Heureka 2 Kapitel 3 Rörelse i två dimensioner

DELPROV 2/TENTAMEN STRÖMNINGSLÄRA FÖR W, VVR OKTOBER 2003, 08:00-11:00 (Delprov), 08:00-13:00 (Tentamen)

1. (a) Los ekvationen z 2 4iz 7 + 4i = 0: Rotterna ska ges pa formen a + bi. (b) Rita i det komplexa talplanet alla komplexa tal z som uppfyller

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2006

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

Sammanfattning: Fysik A Del 2

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

Anteckningar för kursen "Analys i en Variabel"

Tentamen : Lösningar. 1. (a) Antingen har täljare och nämnare samma tecken, eller så är täljaren lika med noll. Detta ger två fall:

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

TFYA16/TEN2. Tentamen Mekanik. 12 januari :00 13:00. Tentamen besta r av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poa ng.

Parabeln och vad man kan ha den till

Sammanfattning Fysik A - Basåret

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Hjälpmedel: Grafritande miniräknare, gymnasieformelsamling, linjal och gradskiva

TENTAMEN. Umeå Universitet. P Norqvist och L-E Svensson. Datum: Tid: Namn:... Grupp:... Poäng:... Betyg U G VG ...

KOMIHÅG 12: Ekvation för fri dämpad svängning: x + 2"# n

Lösningar/svar till tentamen i F0031T Hydromekanik Datum:

Högskoleprovet Kvantitativ del

Prov Fysik B Lösningsförslag

Högskoleprovet Kvantitativ del

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

Lösning. (1b) θ 2 = L R. Utgå nu från. α= d2 θ. dt 2 (2)

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 3 Kapacitans, ström, resistans

STOCKHOLMS UNIVERSITET FYSIKUM

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 13 januari T = 1 ab sin γ. b sin β = , 956 0, 695 0, 891

Kortfattat lösningsförslag Fysik A, Tentamensdatum:

Tentamen Fysikaliska principer

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

Matematik 3 Digitala övningar med TI-82 Stats, TI-84 Plus och TI-Nspire CAS

1 Figuren nedan visar en transversell våg som rör sig åt höger. I figuren är en del i vågens medium markerat med en blå ring prick.

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Lösningar kapitel 10

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

Spiralkurvor på klot och Jacobis elliptiska funktioner

Tentamensskrivning i Mekanik (FMEA30) Del 1 Statik och partikeldynamik

NpMa3c vt Kravgränser

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

SKOLORNAS FYSIKTÄVLING

Transkript:

FYSIKTÄVLINGEN KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING 1 februari 001 LÖSNINGSFÖRSLAG SVENSKA FYSIKERSAMFNDET 1. Enligt energiprincipen är det rörelseenergin som bromsas bort i friktionsarbetet. Detta ger mv sambandet = µ mg s där s är bromssträckan. Om utgångsfarten är 90 km/h = 5 m/s och friktionstalet µ = 0,9 fås v 5 s = 35,4 m µ g 0,9 9,8 Om utgångsfarten är 90 km/h = 5 m/s och friktionstalet µ = 0,7 fås v 5 s = 45,5 m µ g 0,7 9,8 Skillnaden i inbromsningssträcka blir alltså 10 m. I båda fallen är medelhastigheten under inbromsningen 1,5 m/s. Skillnaden i sträcka, 10,1 m s 10,1 motsvarar alltså t = = 0,8 s v 1,5 Svar: Inbromsningssträckan ökar med 10 m eller som Sören Törnkvist formulerar svaret på s 88 i sin bok Fysik per vers : Tidskillnaden blir 0,8 s. En glidning lägger 10 meter till den sträcka, en, vars hjul har kvar sitt grepp, tillryggalägger. Detta kan förstås betyda skillnad mellan liv och död.. Tabellen har kompletterats med beräkningar av areorna samt A/d. Hänsyn har tagits till sladdarnas kapacitans genom att deras kapacitans har subtraherats från de uppmätta värden. Sladdarnas kapacitans är ju parallellkopplad med den inkopplade plattkondensatorn. För en plattkondensator gäller sambandet A C = ε 0. d 1

Radie - r /m Area - A/m Avstånd d/m (A/d) /m C /pf C(korr) /pf 0,16 0,0499 0,00103 48,4 431 43 0,16 0,0499 0,00167 9,87 48 40 0,16 0,0499 0,00303 16,46 154 146 0,090 0,054 0,00103 4,71 4 16 0,090 0,054 0,00167 15,4 136 18 0,090 0,054 0,00303 8,40 84 76 0,063 0,015 0,00103 1,11 113 105 0,063 0,015 0,00167 7,47 71 63 0,063 0,015 0,00303 4,1 46 38 Det korrigerade värdet på C ritas som funktion av A/d och en rät linje anpassas till mätpunkterna. Om detta görs med hjälp av en grafisk räknare erhålls resultat enligt grafen nedan där den räta linjen har riktningskoefficienten 8,6 10-1 1. Detta ger ε = 8,6 10 F/m som skall jämföras med tabellvärdet 8,85 10-1 F/m. 0 C/pF 00 0 A/d /m Svar. Mätvärdena ger resultatet ε 0 = 8,6 10 1 F/m 3. a) If the angles are small sin x tan x d sin i tan i h n = = h = sin b tan b d h h b) If i = 0 and the liquid is water we know sin 0 that b = arcsin 14, 9 and 1,33 tan 0 o tan14,9 Svar. a) o 1,37 which gives an error of 0,04 or 3 %. h n b) The absolute error is 0,04 and the relative error is 3 %. h

4. Effekten P är omvänt proportionell mot kretsens resistans R enligt sambandet P = som R ger R =. Resistansen som svarar mot den lägsta effekten,60 W, kallas R 60 och med P motsvarande beteckningar fås R 10 = och R 180 =. 3 1 1 1 3 1 Mellan dessa tre resistanser har vi sambandet + = + = =. Detta R10 R180 betyder att vi får R 180 om vi parallelkopplar R 60 och R 10. Vi kan alltså få de erforderliga resistanserna med hjälp av R 60 och R 10. 0 0 Vi får då R 60 = = 807 Ω och R 10 = = 403 Ω samt P 60 P 10 0 R 180 = = 69 Ω som erhålls genom parallellkoppling av R 60 och R 10. P 180 Svar. De två glödtrådarna har resistanserna 807 Ω respektive 403 Ω då de lyser. Inkopplingen av glödtrådarna sker var för sig eller parallellt för att de tre olika effekterna skall erhållas. 5. I den roterande metallstaven induceras det en spänning enligt sambandet dφ B da B r r dθ Br dθ 0, 0,05 e = = = = = π 0,0031 V = 3,1mV dt dt dt dt Svar. I den roterande metallstaven induceras det en spänning på 3,1 mv mellan ändpunkterna. 3

6. Besmanets tyngdpunkt finns uppenbarligen i punkten A eftersom jämvikt råder då besmanets handtag är placerat i A och besmanet är obelastat. Besmanets massa kan då bestämmas med hjälp av sambandet mellan kraftmomenten. 0,100 157 0,100 g 157 = m g 46 som ger besmanets massa m = 0,341 kg = 341g. 46 Belastningens massa, m ( kg), som funktion av upphängningspunktens avstånd, x (mm), till punkten A ges av sambandet mellan kraftmomenten vid jämvikt. 0,341 x m g ( 03 x) = 0, 341 g x som ger m =. I detta uttryck gäller att x<03 mm. 03 x Svar. Besmanet väger 0,34 kg och massan ges som funktion av avståndet av 0,341 x m =. 03 x 7. Eftersom spännkraften är noll i banans högsta punkt utgör tyngden mg centripetalkraften i denna punkt. Detta ger mv 1 = mg r som ger hastigheten i banans högsta punkt v 1 = rg 3,13 m/s eftersom r = 1,00 m. Hastigheten i banans lägsta punkt ges av energiprincipen. 4

mv mv1 = + mg r som ger v = v1 + 4rg = rg + 4rg = 5rg 7,01m/s Hastigheten i en godtycklig punkt i banan ges som funktion av θ enligt energiprincipen. mv mv + mgr(1 cosθ ) = som ger v = 3rg + rg. Denna funktion skisseras med hjälp av en grafisk räknare för r = 1,00 m. Den maximala farten 7,01 m/s fås för vinkeln θ lika med noll och den minsta farten 3,13 m/s fås för vinkeln θ = π. dθ Vi vet att v = r = 3rg + rg dt som ger dθ 1 = 3rg + rg eller dt r dt r = eller dθ 3rg + rg r dθ dt = som integreras 3rg + rg under periodtiden T. T π dθ T = 1 dt = r 0 0 3g + g Denna integral kan inte lösas algebraiskt. Numerisk integration med hjälp av räknaren ger T = 1,88 s för r =1,00 m (Integralen kan alternativt beräknas numeriskt med hjälp av ett diagram.) Svar. Kulans fart ges av uttrycket v = 3rg + rg. Den lägsta farten är 3,13 m/s och den högsta farten är 7,01 m/s om r = 1,00 m. Omloppstiden är 1,9 s. 8. Ballongen utgör en bikonvex lins. Om denna skall vara en akustisk samlingslins måste ljudets fart i ballonggasen vara lägre än ljudets fart i luft på samma sätt som ljusets fart är lägre i glas än i luft. Ljudets fart är lägre i koldioxid än i luft men högre i helium än i luft. mv 3kT Detta framgår av tabellverk men vi kan också inse det med hjälp av sambandet = där m är molekylmassan och v molekylernas medelfart. Eftersom molekylmassan för koldioxidmolekylen CO är högre än motsvarande massa för N och O är medelfarten lägre i koldioxiden vilket medför en lägre ljudhastighet. 5

Med hjälp av tabellen kan brytningsindex för ljud i koldioxid i förhållande till luft bestämmas vluft 331 till n = = 1, 7. v 60 koldioxid I figuren ovan följs en axelparallell, central stråle mot brännpunkten F. Det gäller att α = π i (π b) = b i och β = i α = i ( b i) = i b (Yttervinkelsatsen.) Om nu vinkeln i är liten (central stråle) gäller för BC. α BC r α och BC x β vilket ger x = r. β i α b i i OF 1 rn = r + x = r + r = r + = r = r b =. β i b ( i b) i ( n 1) 1 b Med insatt värde på brytningsindex n = 1,7 och r = 0,15 m för den akustiska koldioxidlinsen fås brännvidden rn 0,15 1,7 OF = = 0,35 m d v s 0 cm utanför ballongen. ( n 1) 0,7 Svar. Ballongen måste innehålla koldioxid och brännpunkten för centrala strålar ligger 0 cm utanför ballongens yta vilket betyder att brännvidden är 35 cm. 6