BACHELOR I IDRETTSVITENSKAP MED SPESIALISERING I IDRETTSBIOLOGI 2011/2013. Individuell skriftlig eksamen i IBI 225- Fysikk og målinger

Transkript

1 BACHELOR I IDRETTSVITENSKAP MED SPESIALISERING I IDRETTSBIOLOGI 2011/2013 Individuell skriftlig eksamen i IBI 225- Fysikk og målinger Onsdag 30. november 2011 kl Hjelpemidler: kalkulator Formelsamling følger eksamensoppgavene Eksamensoppgaven består av 5 sider inkludert forsiden Sensurfrist: 21. desember 2011

2 Innledning: Eksamen består av 7 oppgaver. Poengfordeling er oppgitt. Det anbefales at du starter med de temaene du er mest komfortabel med. Man kan oppnå godt resultat uten å besvare alle deloppgaver. Skriv alle formler, utregninger og svar på tilleggsarkene, unntatt oppgave 1. Oppgave 1 må du besvare på oppgavearket. Husk at riktig benevning på tallsvarene er viktig! Formelsamlingen deles ut på eksamen

3 Oppgave 1 (7,5 p): Posisjonskurven nedenfor er delt i 5 faser (t1 - t2; t2 t3; etc.). Benytt sammenhengen mellom posisjon, hastighet og akselerasjon for å løse oppgaven nedenfor. a) Tegn i figuren «hastighet» den hastigheten som korresponderer med posisjonskurven i den overste delen av figuren. b) I figuren «akselerasjon» tegner du så akselerasjonskurven som korresponderer med hastighetskurven som du har tegnet. Oppgave 2 (5,5 p): En kiste på 4kg ligger i ro på en horistonal overflate. På tidspunkt 0 begynner en konstant kraft på 25N å virke i horisontal retning på kisten. Friksjonskoeffisienten mellom kisten og overflaten er a) Er friksjonskraften en konservativ eller en ikke konservativ kraft? b) Hvor stort er arbeidet som blir gjort på kisten når den blir trukket en distanse på 3m? c) Hvor stor er friksjonskraften når kisten er i bevegelse?

4 d) Hvor stort er friksjonsarbeidet når kisten har blitt trukket distansen på 3m? Ikke glem å vurdere om det er en positiv eller en negativ kraft. e) Hvor stort er arbeidet av de ikke konservative kreftene? f) Hvor stor er hastigheten til kisten etter at den har blitt trukket en distanse på 3m? Oppgave 3 (5 p): Et tau er kveilet opp på en homogen rulle. Rullen har en masse på 3kg. Vi ser bort fra vekten til tauet. Rullens rotasjonsakse går gjennom senter av rullen, og rullen er friksjonsfri. Radius til rullen er 25cm.I starten av prosessen er rullen i ro. Så blir tauet dratt av rullen med en konstant kraft på 10N over en tid på 5s. Linjen mellom punktet der tauet forlater rullen og punktet for senter av rullen kaller vi A. På et hvert tidspunkt danner linjen A og tauets trekkretning en vinkel på 90 grader. a) Hva er dreiemomentet (torque) tauet utøver på rullen? b) Treghetsmomentet (I) til rotasjon om senteret av en rulle er: I = 0.5*m*r^2. Hva er da vinkelakselerasjonen til rullen som følge av at tauet utøver kraft på rullen? c) Hva er vinkelhastigheten til rullen etter at tauet har akselerert rullen i 5s? Oppgave 4 (3 p): Blod flyter gjennom aorta med en hastighet på 30cm/s. Radius til aorta er 1cm. a) Hvor mye blod (volum) flyter gjennom aorta på ett minutt i m^3/s? b) Oppgi resultatet fra oppgave a i liter/minutt, som er den vanlige benevnelsen i medisin og biologi. Oppgave 5 (1,5 p): a)

5 Oppgave 6 (6,5 p): Fredrik roterer en bøtte med vann på strak arm i vertikalplanet. Distansen mellom rotasjonssentrum i skulderen hans og vannets tyngdepunkt (vi ser bort fra vekten av bøtta) er 1m. Massen til vannet er 1 kg. Omkrets til en sirkel er 2*Pi*r. a) Hvor stor er den minimale lineære hastigheten (tangentialhastighet) til vannets tyngdepunkt, for at vannet skal bli værende i bøtta under prosessen, i stedet for å renne ut? b) Regn om svaret på oppgave b til den minimale vinkelhastighet bøtten må ha for at vannet ikke skal renne ut av bøtta. Hvis ikke du klarte oppgave b, kan du anta at svaret på oppgave b var 5m/s c) Hvis Fredrik roterer bøtta konstant med den minimale hastigheten. Hvor lang er da den maksimale rotasjonstiden (tid for en rotasjon)? d) Beskriv med en setning hva som er årsaken dersom vannet renner ut ved en lavere hastighet enn minimalhastigheten som du akkurat har regnet ut? e) Frederik roterer bøtta konstant med den minimale hastigheten. Hvor stor er kraften bøttens bunn utøver på vannet på det tidspunktet der bøtta er på sitt laveste punkt? Oppgave 7 (7 p): a) Definer (kortfattet og gjerne med tegninger) begrebene stivhet, stress, strain, og Youngs modulus. To runde stålstenger A og B er begge 1 m lange, består av samme materiale, men A har dobbelt så stort tverrsnittsareal (0.01 m 2 ) som B (0.005m 2 ) b) Skisser (grafisk) stivhet og Youngs modulus for de to stålstængene ved kraftbelastning (tension) i lengderetningen. c) Beregn stress i A og B hvis stengene belastes i lengderetningen (tension) med en kraft på 1000 N.