1. No category

Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Ämneskod-linje
Tentamensdatum
Skrivtid
F0004T
2015-01-16
Tentamen i: FYSIK 1, Kortfattat lösningsförslag (med reservation)
1.
Se övningsuppgift 16D samt första delen av lösningen på:
https://www.youtube.com/watch?v=j6jeoqHGSNE&list=PL9nARBd2NBsbutZgjJeL3rDf5cJ
_dxhsO&index=49
Svar: Kraften i linan är 612 N..
2.
Givet:
1
2 = före stöt
3 = efter stöt
mB =0,052 kg
Sökt: Maximal utslagsvinkel,
Lösn:
Trigonometri ger:
(1)
Mekaniska energisatsen (ME) från initialläge 1 till precis före stöten 2
(2)
Stöten är elastisk så att relativa farten de närmar sig före stöt = relativ fart de avlägsnar sig
efter stöt:
(3)
Försumbara externa krafter, då gäller enligt impulslagen att:
:
(4)
(4) blir med (3):
(5)
ME för kula A efter stöt 3 till maxvinkel, ß, läge 4:
…
Svar: a) Maxvinkeln skulle bli
. b) Det skulle bli samma storlek på vinkeln (enligt
formeln ovan) men åt andra hållet.
3.
a)
b)
Numeriskt fås med m = 2,00 kg
SVAR:
a) 6,54 m/s2 respektive 13,1 N; b) 6,54 N
4.
a)
Data: mH2O = 0,300 kg; tH2O = 20oC; mis = 0.050 kg; tis = 0oC;
cH2O = 4, 19∙ 103J/kgoC; Lf = 333∙ 103J/kg;
tslut=?
Värmeutbytet mellan vatten och nollgradig is sker i 3 steg:
1. Vattnet kylning till tslut med motsvarande värme
Q1 = mH2O ∙cH2O∙( tslut-tH2-) = 0,300∙ 4,19∙ 103(tslut-20-)= 1,257 ∙ 103(tslut-20).
2. Is smältning Q2 = mis∙ Lf = 0.050∙333∙ 103 =16,65 ∙ 103J
3. Uppvärmning av smält is till tslut:
Q3 = mis ∙cH2O(tslut-0)= 0,050∙4,19∙ 103∙tslut.
Värmebalans: Q1 + Q2+Q3 = 0 ger:
1,257 ∙ 103(tslut-20) + 16,65 ∙ 103+0,050∙4,19∙ 103∙tslut = 0
tslut =5,79oC.
b)
Vi räknar ut den värmemängd som måste föras till vattnet för att värma det: q=cH2O∙mH2O ∙∆T
= 4190 ∙1 kg ∙(100-15)K =356150 J.
Denna värmemängd måste bildas när veden förbränns:
mved = 356150/8300 =42,9 g
Svar: a) 5,8 °C; b) 42,9 g ved
5.
Lösningsförslag
a)
Adiabatisk: inget värmeutbyte med omgivningen under processen.
Isoterm: temperaturen är konstant under processen.
b)
För enkla ämnen måste den inre energin i den substans som utför
arbetet minska under adiabatiska processer i vilka volymen ökar.
Övergång sker till lägre temperatur. Wcd>0; Qcd=0; 1:a Hs ger då
deltaU<0 dvs minskar.
c-d)
W1=Wa-b
, vet ej Pb
W3=Wc-d
, vet ej Vc och Pd (Vc går inte att finna I.G.)
Pd kan beräknas med I.G.
Återstår att bestämma Vc som kan beräknas med:
Då ger W2 (Pc = Pb och Vd = Va)
W2=Wb-c
Kvarstår att beräkna W2 (W4 utför inget arbete per definition).
e) Vid 2400 varv/min görs 40 cykler/sek vilket ger en effekt på 1459,55 * 40 = 58382 J/s, W
= 58,4 kW
1 hk = 735,5 W ger 58532/735,5 = 80 hk.
Svar:
a-b) Se ovan
c) pb= 4,5 MPa; pd= 302 kPa; Vc = 2,9·10-4 m3.
d) 1,5 kJ; e) 58 kW (80 hk).