Teknikvetenskap och matematik
Tentamen i:
Kurskod:
Tentamensdatum:
Skrivtid:
Antal uppgifter:
Jourhavande l¨
arare:
Examinator:
Till˚
atna hj¨
alpmedel:
Krav f¨
or godk¨
ant:
Resultat klart:
¨
Ovriga
anvisningar:
Fysik 2
F0005T
2012 - 08 - 31
09:00 - 14:00
6
Erik Olsson
Tel:070 255 8610
Erik Olsson
Physics Handbook
Till¨
agg till Physics Handbook
R¨
aknedosa
9 po¨
ang av 18 m¨ojliga
Senast 21 september
Inga anteckningar f˚
ar finnas i Physics Handbook
Definiera beteckningar, ange m¨atetalens enheter och
motivera antaganden och approximationer.
Redovisa tankeg˚
angar i detalj och ange vilka lagar
som anv¨ants vid uppst¨allandet av matematiska uttryck.
Presentera l¨osningarna s˚
a att de blir l¨atta att f¨olja.
1. En uppsp¨
and str¨
ang exciteras s˚
a att en st˚
aende v˚
ag uppst˚
ar. Figuren visar
en ¨
ogonblicksbild av den st˚
aende v˚
agen vid tv˚
a olika tidpunkter. D˚
a bilderna ¨
ar tagna ¨
ar partikelhastigheten vp = 0 f¨or alla punkter p˚
a str¨angen.
Skillnaden mellan tidpunkterna ¨ar 0.705ms vilket ¨ar en kortare tid ¨an
periodtiden. Str¨
angen har en diameter p˚
a 0.750mm.
a) Best¨
am v˚
agens v˚
agl¨angd och frekvens. (0.5p)
b) Vid vilka l¨
agre frekvenser kan en st˚
aende v˚
ag uppst˚
a? (1p)
1
c) Vilken densitet har str¨angen?(1.5p)
2. Tre h¨
ogtalare med samma effekt och kopplade till en och samma tongenerator ¨
ar placerade l¨
angs y-axeln och s¨ander ut lika mycket ljud i alla
riktningar. Avst˚
anden a och b ¨ar i samma storleksordning som ljudets
v˚
agl¨
angd.
a) Punkten P befinner sig p˚
a ett avst˚
and L >> a fr˚
an h¨ogtalarna l¨angs xaxeln. Om endast en h¨ogtalare a¨r inkopplad a¨r intensiteten i punkten
P 15.0mW/m2 . Vilken a¨r den totala intensiteten i den punkten n¨ar
alla tre h¨
ogtalarna a¨r inkopplade? (1.5p)
b) Om avst˚
andet a = λ/4, vilket ¨ar det minsta avst˚
andet b som ger max
intensitet l¨
angs y-axeln p˚
a ett avst˚
and L? (1.5p)
3. Kalle vill ta reda p˚
a vilket brytningsindex hans f¨onsterglas har genom
att best¨
amma Brewstervinkeln. Till sin hj¨alp har han en laserpekare som
avger opolariserat ljus p˚
a 10.0mW, en polaroid, en gradskiva och diverse
h˚
allare f¨
or montering. Han monterar laserpekaren p˚
a en vridbar h˚
allare
tillsammans med gradskivan s˚
a att lasern kan rotera i vertikalplanet. Kalle placerar sin polaroid mellan lasern och f¨onstret f¨or att se vid vilken
infallsvinkel som inget av det infallande ljuset reflekteras.
a) Ska Kalles polaroid sl¨appa igenom ljus polariserat i vertikalled eller
horisontalled? Motivera ditt svar. (0.5p)
b) Om det reflekterade ljuset f¨orsvinner vid infallsvinkeln 56.5 grader,
vilket ¨
ar glasets brytningsindex? (1p)
c) Om Kalle tar bort polaroiden, vilken effekt har det reflekterade ljuset
vid Brewstervinkeln? (1.5p)
2
4. En stj¨
arna med en diameter p˚
a 1.2Gm har den spektrala emittansen enligt
figuren. En satellit med solpaneler p˚
a 30m2 och en verkningsgrad p˚
a 20%
befinner sig 150Gm fr˚
an stj¨arnan. Vilken effekt produceras av solpanelerna
om vi enbart tar h¨
ansyn till den aktuella stj¨arnan? (3p)
5. En elektron f˚
angad i en endimensionell l˚
adpotential befinner sig i ett tillst˚
and givet av figuren. L˚
adans l¨angd ¨ar L=0.75nm.
a) Ber¨
akna elektronens de Broglie v˚
agl¨angd med hj¨alp av uttrycket f¨or
l˚
adpotentialens energiniv˚
aer. (1p)
b) Elektronen ˚
aterg˚
ar till grundtillst˚
andet genom att emittera en foton.
Om den fotonen tr¨
affar en aluminiumyta frig¨ors en elektron. Vilken
ar den kortaste m¨
ojliga de Broglie v˚
agl¨angd du kan f¨orv¨anta dig att
¨
den elektronen har? (2p)
6. a) Ber¨
akna densiteten f¨
or koppar med utifr˚
an k¨annedom om atommassan
och kristallstrukturen. (1.5p)
b) Ber¨
akna avst˚
andet mellan atomk¨arnorna f¨or natrium. (1.5p)
3