H Ø G S K O L E N I B E R G E N Avdeling for lærerutdanning

Transkript

1 H Ø G S K O L E N I B E R G E N Avdeling for lærerudanning Eksamensoppgave Ny/usa eksamen høs 004 Eksamensdao: Fag: NAT0-FY Naur og miljøfag 60sp. ALN modul fysikk 5 sp. Klasse/gruppe: UTS/NY/ALN Tillae hjelpemidler: Lommekalkulaor Fysiske abeller for den videregående skolen Anall vedlegg:... Anall sider : inkluder denne. Eksamensid:...5 imer (De gis i illegg 5 min il klargjøring av besvarelsene for innlevering) Eksamen i fysikk side av 0

2 NB! Nynorsk versjon finner du på s 5. Formelsamling på s 8. Oppgave a) En bil har en masse på 00 kg. Den akselerer fra 0-00 km/h på 4 s. Hvor sor er da den gjennomsnilige akselerasjonen? b) Hvilken neokraf må virke på bilen for a den skal ha denne akselerasjonen? c) Bilen sarer fra sillsand og har en konsan akselerasjon på,7 m/s. Hvor lang id ar de før bilen har ilbakelag 00 m? d) I de bilen sarer akselerasjonen blir den passer av en syklis som har en konsan hasighe på 34 km/h. Hvor lang id ar de før bilen har a igjen sykelisen? e) Bilen kjører inn i en rundkjøring og beskriver da en sirkelbane der radius i sirkelen er 5 m. Hva er den maksimale hasighe bilen kan ha i denne banen når friksjonsalle mellom hjul og bakke er 0,7? f) For å unngå kollisjon bremser bilen med låse hjul. Friksjonsalle mellom hjul og bakke er fremdeles 0,7. Hvor lang blir bremsesrekningen når hasigheen ved saren på nedbremsningen er 80 km/h? g) Senere riller bilen ned en bakke med avslå moor og girkassen i fri. De viser seg a når bakken heller 7 har bilen jevn hasighe. Tegn opp de krefene som virker på bilen. Hvor sor er den samlee friksjonskrafen på bilen i dee ilfelle? Oppgave a) En person dusjer og bruker l vann. Vanne har bli oppvarme fra 6 C il 4 C. Hvor sor energimengde går med il å varme opp dee vanne? b) Hvor mange kwh (kilowaimer) ilsvarer dee og hvor mye koser de da å dusje når en regner a kwh koser 0,50 kr? c) Eer dusjen er de 47 g vann på kroppen. Hvor mye energi as fra kroppen for a dee vanne skal fordampe? d) Hvor mange vannmolekyler er de i vanne som fordamper? (E vannmolekyl har en masse på 8 u) e) Hvor sor volum ar denne vanndampen når vi har en amosfæres rykk og en emperaur på 4 C? f) Hvor sor arbeid gjør vanndampen på den omliggende lufen ved denne overgangen fra vann il vanndamp? Eksamen i fysikk side av 0

3 Oppgave 3 a) Skriv ned de vikigse ing som karakeriserer en bølge. b) Hvilke hovedyper har vi av bølger? Gi eksempel på slike c) En lyssråle kommer vinkelre inn på den ene sideflaen i e likebene rekane glassprisme der bryningsindeksen er,5 og vinkelen på oppen er 30. Prisme er i luf. Se fig. Beregn srålegangen gjennom prisme. Tegn figur. d) Hva er lyshasigheen inne i glassprisme? e) Hva er den minse innfallvinkel en kunne ha mo den førse sideflaen dersom en skulle få oalrefeleksjon i den andre sideflaen? Oppgave 4 a) Hvordan definerer vi elekrisk spenning? Hvordan definerer vi elekrisk srøm? Hvordan får vi av disse definisjonene e urykk for elekrisk arbeide og effek? b) I e oscilloskop blir elekroner akselerer i e spenningsfel slik a de får en hasighe på 3,5*0 7 m/s. Hvor sor spenning er de over dee fele? c) Senere kommer elekronene inn mo o parallelle elekrisk ladde plaer. Spenningen mellom plaene er på 80 V og avsanden mellom plaen er 3 cm. Hvor sor elekrisk felsyrke har vi mellom plaene? d) Elekronene kommer opprinnelig inn parallel mid mellom plaene som er 0 cm lange og blir avbøyd mellom dem. Hvilken akselerasjon får elekronene mellom plaene? e) Hvor mye blir elekronene avbøyd mellom plaene og hva er hasigheen il elekronene når de forlaer plaene? f) Vi kan få elekronene il å gå re frem mellom plaene ved å see på e magneisk fel vinkelre på de elekriske fele mellom plaene. Hvilken syrke må vi ha på dee magneiske fele? Eksamen i fysikk side 3 av 0

4 Oppgave 5 a) Hvordan kan vi besemme avsander i verdensromme? b) Hva slags informasjon kan vi få av lyse som kommer fra en sjerne? c) En prosess som foregår i sjernene er proon proon prosessen. En delprosess her er reaksjonen: H + H 3 He Hvor mye energi blir frigjor i denne prosessen? d) Hva skjer når en sjerne eksploderer som en supernova (klasse )? Hva blir ilbake av sjernen eer a den har eksploder? e) Når en nøyronsjerne dannes går elekronene inn i kjernene av aomene og omformer prooner il nøyroner. Tegn opp hva som skjer på kvarknivå når e proon blir omforme il e nøyron. f) Hvilke krefer har vi i nauren? Hvilken av disse krefene er de som er ansvarlig for overgangen fra proon il nøyron? g) Hvilke formidlingsparikler har disse krefene? h) Hvilken sammenheng er de mellom formidlingspariklenes masse og krafens rekkevidde? Eksamen i fysikk side 4 av 0

5 Nynorsk versjon Oppgåve a) Ein bil har ein masse på 00 kg. Den akselerer frå 0-00 km/h. på 4 s. Kor sor er da den gjennomsnilege akselerasjonen? b) Kva neokraf må verke på bilen for a den skal ha denne akselerasjonen? c) Bilen sarar frå sillsand og har ein konsan akselerasjon på,6 m/s. Kor lang id ek de før bilen har ilbakelagd 00 m d) I de bilen sarar akselerasjonen blir den passer av ei syklis som har ein far på 34 km/h. Kor lang id ek de før bilen har eke igjen syklisen? e) Bilen kjører inn i ei rundkjøring og beskriv da ein sirkelbane der radius i sirkelen er 5 m. Kva er den maksimale faren bilen kan ha i denne banen når friksjonsale mellom hjul og bakke er 0,8? f) For å unngå kollisjon, bremsar bilen med låse hjul. Friksjonsale mellom hjul og bakke er framleis 0,7. Kor lang blir bremssrekninga når faren ved saren på nedbremsinga er 80 km/h.? g) Seinare rillar bilen ned ein bakke med avslå moor og girkassen i fri. De viser seg a når bakken heller 7, har bilen jamn far. Teikn opp dei krefene som verkar på bilen. Kor sor er den samla friksjonskrafa på bilen i dee ilfelle? Oppgåve a) Ein person dusjar og bruker l vann. Vane har bli oppvarma frå 6 C. il 4 C. Kor sor energimengd går med il å varme opp dee vane? b) Kor mange kwh (kilowa-imar) ilsvarer dee og kor mye kosar de da å dusje når ein reknar a kwh kosar 0,50 kr? c) Eer dusjen er de 47 g. van på kroppen. Kor mye energi blir eken frå kroppen for a dee vane skal fordampe? d) Kor mange vassmolekyl er de i vane som fordampar? (Ei vassmolekyl har ein masse på 8 u) e) Kor sor volum ek denne vassdampen når vi har ein amosfæres rykk og ein emperaur på 4 C? f) Kor sor arbeid gjer vassdampen på den omliggjande lufa ved denne overgangen frå van il vassdamp? Eksamen i fysikk side 5 av 0

6 Oppgåve 3 a) Skriv ned dei vikigase inga som karakeriserer ei bølgje. b) Kva hovudypar har vi av bølgjer? Gje eksempel på slike. c) Ein lyssråle kjem vinkelre inn på den eine sideflaa i ei likebeina rekana glasprisme der bryningsindeksen er,5 og vinkelen på oppen er 30. Prisme er i luf. Sjå fig. Berekn srålegongen gjennom prisme. Teikn figur. d) Kva er lysfaren inne i glasprisme? e) Kva er den minse innfallsvinkel ein kunne ha mo den førse sideflae dersom ein skulle få oalrefleksjon i den andre sideflaa? Oppgåve 4 a) Korleis definerer vi elekrisk spenning? Korleis definerer vi elekrisk sraum? Korleis får vi av desse definisjonane ei urykk for elekrisk arbeid og effek? b) I ei oscilloskop blir elekron akselerere i ei spenningsfel slik a dei får ein far på 3,5*0 7 m/s. Kor sor spenning er de over dee fele? c) Seinare kjem elekrona inn mo o parallelle elekriske ladde plaer. Spenninga mellom plaene er på 80 V og avsanden mellom plaene er 3 cm. Kor sor elekrisk felsyrke har vi mellom plaene? d) Elekrona kjem opphavleg inn parallel mid mellom plaene som er 0 cm lange og blir avbøygd mellom dei. Kva akselerasjon får elekrona mellom plaene? e) Kor mye blir elekrona avbøygd mellom plaene og kva er faren il elekrona når dei forlè plaene? f) Vi kan få elekrona il å gå re fram mellom plaene ved å seje på ei magneisk fel vinkelre på de elekriske fele mellom plaene. Kva syrke må vi ha på dee magneiske fele? Eksamen i fysikk side 6 av 0

7 Oppgåve 5 a) Korleis kan vi besemme avsandar i verdsromme? b) Kva slags informasjon kan vi få av lyse som kjem frå ei sjerne? c) Ein prosess som skjer i sjernene er proon-proon prosessen. Ein delprosess her er reaksjonen: H + H 3 He Kor mye energi blir frigjord i denne prosessen? d) Kva skjer når ei sjerne eksploderer som ei supernova (klasse )? Kva blir ilbake av sjerna eer a den har eksploder? e) Når ei nøyronsjerne ver danna, går elekrona inn i kjernane av aoma og omformar proon il nøyron. Teikn opp kva som skjer på kvarknivå når ei proon blir omforma il ei nøyron. f) Kva krefer har vi i nauren? g) Kva formidlingspariklar har desse krefene? h) Kva samanheng er de mellom formidlingspariklane sin masse og rekkevidda il krafa? Eksamen i fysikk side 7 av 0

8 Formler i fysikk Konsan far Konsan akselerasjon Newons lov Tyngde Impuls Bevegelsesmengde Trykk Trykk væskesøyle Masseehe Arbeid Effek Kineisk energi Poensiell energi i homogen yngdefel Newons graviasjonslov Glidefriksjon Senripealakselerasjon Bølgehasighe Bølgeligninger Bryning Inerferensformel s = v s v = v s = v = v 0 + a + 0 v a s = v v F = m a G = m g I = F P = m v F p = A p = ρ g h M ρ = V W = F s cosα W P = E K = m v E P = m g h M m F = γ R R = µ N v a s = R v = f λ 0 a s 4 π R = T x y( x, ) = A sin ω ( ) v x y( x, ) = A sin π f ( ) v x y ( x, ) = A sin π ( ) T λ y( x, ) = A sin( ω k x) n sinα = n sin d sin θ = n λ α s = v π k = λ sinα sinα = v v 0 + a Eksamen i fysikk side 8 av 0

9 Lydnivå Tilsandsligning gasser Molekylfar og emperaur Termofysikkens lov Varmeendring emperaurendring Varmeendring faseendring Effekivie varmekrafmaskin Varmefakor varmepumpe Enropiendring Srøm Mosand β = p V T 0dB log = kons I I 0 p V = N k T 3 m v = k T U = Q + W Q = C T Q = c m T Q = L m W QHøy Q e = e = Q Q Høy Q K = W Lav dq ds = T Q I = U R = I R = R + R = + R R R W = U I W = q U Mosand seriekobling... Mosand parallelkobling Elekrisk arbeid Elekrisk arbeide på ladd parikkel Ems i kres Elekrisk felsyrke Elekrisk felsyrke i homogen fel Coulombs lov Magneisk kraf på leder i magnefel Magneisk kraf på ladd parikkel i magnefel Magneisk fluks Faradays induksjosnlov Foonenergien Fooelekrisk effek Energinivåene hydrogenaome ξ = + R I + R i F E = q U E = d k Q q F = R F = I l B F = q v B +... y I Φ = B A cosα dφ ξ = d E = h f h f = E + k W E n = B n K = Q Høy Q Høy Lav Q Lav Lav Eksamen i fysikk side 9 av 0

10 Resmengde radioakivie Heisenbergs usikkerhesrelasjon Parikkel/bølge Lorenz ransformasjonen Effekiv masse Bevegelsesmengde H m = m0 h p x 4π λ = p x = γ ( x u ) y = y z = z u x = γ c m = γ m 0 Toalenergi y = y z = z E x = γ ( x + u ) u x = γ + c p = m v p γ m v E = m c Kineisk energi Masse => MeV Wiens srålingslov Sefan-Bolzmanns lov Dopplerformelen Hubbles lov E K = ( γ ) m c MeV 93,5 u λ T = a opp der U = σ T der v λ = c λ 0 v = H r Der 0 a =, σ = 5,67 0 H = ( 0 ± 3) K m 8 m km s E W K per = 0 = γ m 0 c 4 million h 4π lysår γ = u c Eksamen i fysikk side 0 av 0