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!