Institutionen för teknikvetenskap och matematik Ämneskod-linje Tentamensdatum Skrivtid Tentamen i: FYSIK 1 Totala antalet uppgifter: 5 Jourhavande lärare/Examinator: Nils Almqvist F0004T 2015-05-13 09:00 – 14:00 Tfn: 0920492291 Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, tillägg till Physics Handbook, Appendix till kompendiet i Problemlösning (1 sida), räknedosa, ritmateriel. Notislappar och liknande får användas. Det får inte finnas några anteckningar på eller i ovanstående. För godkänt krävs 9p (av 18 möjliga). Övriga anvisningar: Definiera beteckningar, ange mätetalens enheter och motivera antaganden och approximationer. Redovisa tankegångar i detalj och ange vilka lagar som använts vid uppställandet av matematiska uttryck. Presentera lösningarna så att de blir lätta att följa. Avsluta varje lösning med SVAR som har lämpligt antal värdesiffror. Övrigt: Tal 4 och 5 är värmelära/termodynamik tal, övriga är mekaniktal. 0. Obligatorisk uppgift att fyllas i (bifoga denna första sida med dina lösningar) Namn: …………………………………………………………………….. Kryssa om tillämpligt: □ Jag har gjort assign/quiz/dugga i lp3 2014-2015 men har inte skrivit/lämnat in tentamen 150320 eller 159408. Kryssa i sådant fall även uppgift 6 på tentamensomslaget. 1. (Totalt 3p) Ett tak skall målas. Taket lutar 18,4° mot horisontalplanet. För att hålla målarburken horisontell har man tillverkat ett kilformat träblock, med samma vinkel. När träblocket placeras på taket, kommer blockets ovansida alltså att vara Träblock horisontell. Målarburken kommer då att stå på ett horisontellt underlag, då den placeras ovanpå träblocket. Träblocket har massan 1,2 kg och målarburken 9,0 kg. a) Frilägg målarburk och kil som en enhet. b) Beräkna hur stor friktionskraften mellan tak och träblock måste vara för att inte blocket skall glida? c) Hur stor måste den statiska friktionskoefficenten (friktionstalet) mellan tak och träblock minst vara för att blocket inte skall börja glida? 2. (Totalt 3,5p) En metod för att kvalitetstesta stålkulor finns illustrerad i figuren. En godkänd kula måste efter studsen passera ett hål i en skärm. Hålets diameter och position är anpassade så att kulor som passerar hålet (dvs i kulbanans högsta läge) har rätt stålkvalité. Beräkna vinkeln θ mellan kulans studsriktning och golvet som kulan har omedelbart efter studsen om kulan är av god kvalitet och passerar genom hålets centrum i banans högsta läge. Stötförloppet behöver inte analyseras. 3. (Totalt 3,5p) En liten vagn skjuts iväg med hjälp av en fjäder så att vagnen går in i en loopingbana enligt figuren. Fjädern hoptrycks x = 10,0 cm (från sin ospända längd) sedan släpps vagnen från stillastående. Vagnens massa är m = 60 gram, fjäderkonstanten är k = 540 N/m och banradien är R = 0,48 m. A Hur stor är den totala normalkraften mellan vagnen och loopen i banans översta punkt (A i figuren)? Vagnen behandlas som en partikel och friktionsförlusterna, liksom luftmotstånd, är försumbara. Vagnen kommer följa loopen hela vägen runt. 4. (Totalt 4p) En lång stång är i termisk kontakt med kokande vatten (vid atmosfärstryck) i ena änden och med en is-vattenblandning i den andra änden. Stången är välisolerad längs sin längd för att förhindra värmeförluster till omgivningen. Stången består av två sammanfogade kortare stänger: en 1,00 m kopparstång (änden i det kokande vattnet) och en 0,242 m stålstång. Både kopparstången och stålstången har tvärsnittsarean A = 4,00 cm2. Bestäm följande vid stationära förhållanden: a) Hur stor värmemängd per sekund (värmeflöde) transporteras från det kokande vattnet till isvattenblandningen? b) Vad är temperaturen T i kontakten mellan kopparstången och stålstången? c) I behållaren med is-vattenblandning kommer det hela tiden att smälta is. Beräkna entropiändringen för den is som smälter under 1 minut. Smältningen kan betraktas att ske reversibelt och isotermt. T 1,00 m 0,242 m (4p) 5. (Totalt 4p) En ideal två-atomig (diatomär) gas genomlöper en kretsprocess mellan tillstånden 1-2-3-1 enligt vidstående figur. Det gäller att temperaturerna i tillstånd 1 och 3 är T1 = 600 K och T3 = 300 K. a) Visa att förhållandet mellan volymen i tillstånd 2 och V tillstånd 1 är 2 ≈ 5,66 (1p) V1 Isoterm Adiabat b) Bestäm den termiska verkningsgraden för kretsprocessen och visa att denna är mindre än verkningsgraden för en Carnotprocess mellan samma extremtemperaturer. (3p) Resultatet V2/V1 ≈ 5,66 från uppgift a) får användas även om du inte löste detta. Något i någon uppgift som är oklart? Fråga (eller be tentamensvakt ringa) i sådant fall jourhavande lärare! Lycka till!
© Copyright 2024