Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Ämneskod-linje
Tentamensdatum
Skrivtid
Tentamen i: FYSIK 1
Totala antalet uppgifter: 5
Jourhavande lärare/Examinator:
Nils Almqvist
F0004T
2015-01-16
15:00 – 20:00
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 lämpligt svar:
□ Jag har gjort assign/quiz/dugga i lp2 2014-2015 och har bonuspoäng till tentamen.
□ Jag har inga bonuspoäng (har ej gjort assignments/quiz//dugga i lp2).
1. En tunn vågrät balk med massa m = 15,0 kg och längd
4,00 m är upphängd via en friktionsfri led A och en lina
enligt figuren.
Balken belastas med massan M = 30,0 kg enligt figuren.
Bestäm kraften i linan.
(3p)
2. En kula A med massa m A = 0,110 kg släpps från en
vinkel α = 60º enligt figur. I sitt nedersta läge krockar
den elastiskt med en annan kula B med massa
m B = 0,052 kg. Båda kulorna hänger i var sitt snöre
med längden L = 0,60 m.
a) Vilken maximal utslagsvinkel (linans vinkel med
vertikallinjen), når kula A efter stöten?
Observera att det är maximal vinkel till kula A:s
snöre som efterfrågas
(3,5p)
b) Om kulornas massor hade varit ombytta, vad hade
då maxvinkeln blivit för kula A?
(0,5 p)
A
B
3. Vid klossen A, som ligger på ett bord med försumbar friktion, är
en lina fastsatt. Linan löper över en lätt och friktionsfri trissa och
uppbär i sin andra ände en skål B på vilken står en vikt C, se
figur.
A,B och C har vardera massan m = 2,00 kg. Systemet släpps
fritt.
a) Bestäm accelerationen för kloss A samt linkraften.
b) Bestäm normalkraften med vilken skålen B påverkar
vikten C.
(3p)
4. Du är ute och campar och ställs inför ett par problem enligt a) och b)-uppgifterna nedan.
Uppgifterna löses helt oberoende av varandra.
a) I en öppen behållare som innehåller 300 g vatten med temperaturen 20 ºC funderar du på att
hälla ned 50 g nollgradig is. Vad skulle i sådant fall sluttemperaturen bli?
Du ska anta att behållarens värmekapacitet samt värmeförluster är försumbara dvs systemet
är välisolerat från omgivningen. Övriga nödvändiga data tas från Physics Handbook (tabell
T-1.5 i upplaga 8).
(2,5p)
b) Du har inte med dig något spritkök utan ska värma ditt tevatten över öppen eld.
Energiinnehållet i 1,00 gram ved är 8300 J.
Hur stor massa ved måste du använda för att värma 1,00 kg vatten från 15,0 ºC till 100 ºC?
Vattnets värmekapacitet är 4190 J kg-1K-1. Antag att värmeförlusterna är försumbara.
(1,5p)
5. I figuren visas kretsprocessen, som genomlöper
tillstånd a-b-c-d, för en Dieselmotor.
-
För en speciell motor gäller (index avser de
olika tillstånden):
Temperatur hos luften in till cylinder före
kompressionen är T a = 20,0°C
Avgastemperatur är T d = 600°C
Lufttrycket in till cylinder är atmosfärstryck,
dvs P a = 101,3 kPa
Kompressionsförhållandet är r = 15
Värmekapacitetskvoten, dvs gamma, är för
luft/diesel blandningen γ = 1,4
Motorvolymen (cylindervolymen) är
V a = rV = 2,0 liter.
Luft och luft/diesel blandningen kan antas vara
ideala gaser med samma (molära) värmekapaciteter. Du kan alltså ta värden för luft ur tabell.
a) Delprocess 1 (a-b) och 3 (c-d) är adiabatiska processer. Förklara vad som menas med en
adiabatisk respektive en isoterm process!
b) Minskar, ökar eller är den inre energin konstant då den ideala gasen expanderar från tillstånd
c till tillstånd d? Förklara!
c) Bestäm trycket i tillstånd b och d (p b och p d ) samt volymen V c i tillstånd c.
d) Hur stort arbete (volymändringsarbete) uträttar motorn (substansen/ideala gasen) under en
cykel (ett varv i kretsprocessen)?
e) Vilken effekt avger motorn vid varvtalet 2400 varv/min (cykler/min)?
(4p)
Något i någon uppgift som är oklart? Fråga (eller be tentamensvakt ringa) i sådant fall jourhavande lärare!
Lycka till!