NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Transkript

1 NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning Emnekode(r): LGU51007 Emnenavn: Naturfag , emne 1 Studiepoeng: 15 Eksamensdato: 26. mai 2016 Varighet/Timer: Målform: Kontaktperson/faglærer: (navn og telefonnr på eksamensdagen) Oppgavesettet består av: (antall oppgaver og antall sider inkl. forside) 3 timer Bokmål Rodrigo de Miguel: Jan Tore Malmo: sider, inkludert denne forsiden. Vedlegg består av: (antall sider) I tillegg er det 1 ekstrasider med formler og konstanter Hjelpemidler: Tabeller i fysikk uten notater, kalkulator med tomt minne. Læreplanen på nettet for LK06 i utskrift (utdrag: Generell del og Naturfagsdelen, tusjmarkeringer tillatt, notater ikke tillatt). Evnt. info: Eksamen til LGU51007 er todelt, og begge delene må være bestått for å bestå i emnet. Denne deleksamen er en av de to delene og den teller for 49% av sluttkarakteren. Denne er en utsatt eksamen. Hver av oppgavene i denne deleksamen må besvares.. NB! Oppgaveteksten kan beholdes av studenter som sitter eksamenstiden ut. Resultatet blir gjort tilgjengelig fortløpende på studweb. når sensur er innlevert av sensor, senest første virkedag etter sensurfristen (3 uker etter eksamensdato). Lykke til!

2 Oppgave 1 (5 av 50 poeng) En masse glir på en friksjonsfri halvkuleflate med radius. Massen starter øverst på kulen (punkt ) med hastighet null. a) Gi et utrykk for arbeidet gjort av tyngdekraften mens massen glir fra punkt til punkt. b) Gi et utrykk for farten når kulen når punktet. Oppgave 2 (5 av 50 poeng) a) Hva er forskjellen mellom fart og hastighet? b) Er det mulig å ha konstant fart uten å ha konstant hastighet? Begrunn svaret. Hvis svaret er ja, gi to eksempler. c) Er det mulig å ha konstant hastighet uten å ha konstant fart? Begrunn svaret. Hvis svaret er ja, gi to eksempler. Oppgave 3 (7 av 50 poeng) I en isokor prosess (prosess med konstant volum) blir 5 Joule overført til 0,002 m 3 gass (les ideell gass). a) Hvor mye arbeid blir gjort på gassen? b) Hvor mye varme absorberer gassen? c) Hvor mye øker gassens indre energi? d) Hvor mye øker gassens trykk i observasjonsperioden? Oppgave 4 (5 av 50 poeng) Tegn et kvalitativt riktig fasediagram for vann. Forklar diagrammet.

3 Et legeme på et skråplan. Gravitasjonskraften (G) er tegnet som en lang pil, og dekomponert i to krefter G x og G y. Oppgave 5 (18 av 50 poeng) Figuren over viser et legeme på et skråplan. Blant andre krefter, virker gravitasjonskraften G på legemet. Gravitasjonskraften kan dekomponeres som en sum av to krefter, derav en av dem parallell til planet (G x), og den andre rettvinklet til planet (G y). På figuren vises gravitasjonskraften G ved en lang pil som peker rett ned, mens komponentene G x og G y vises ved to kortere piler som er rettvinklet på hverandre. Besvar følgende spørsmål. Vis din tankegang. Gjør beregninger der det er nødvendig; det kreves presis bruk av enheter i beregningene. Dersom legemets masse er 100 gram, og vinkelen θ er 45 grader, a. Hva er størrelsen til G? Gi svar i Newton. b. Hva er størrelsen til G y? Gi svar i Newton. Hint: for å få svaret må du ta hensyn til vinkelens størrelse, og deretter kan du bruke enten trigonometri eller den pytagoreiske læresetning. c. Hva er størrelsen til G x? Gi svar i Newton. Hint: for å få svaret må du ta hensyn til vinkelens størrelse, og deretter kan du bruke enten trigonometri eller den pytagoreiske læresetning. d. Dersom legemet ikke er i bevegelse, i. Hvor stor er normalkraften fra planet? I hvilken retning peker den? ii. Hvor stor er hvilefriksjonskraften? I hvilken retning peker den? iii. Hvor stor er da hvilefriksjonstallet? iv. Tegn en figur som viser normalkraften N, friksjonskraften R, samt gravitasjonskreftene G x og G y. e. Dersom legemet akselererer ned skråplanet med akselerasjon på 1,0 m/s 2, i. Hvor stor er den totale kraften som legemet har i retning ned skråplanet? ii. I utgangspunktet er legemet i ro (dvs, v 0 = 0). Hva er legemets kinetiske energi før og etter det har tilbakelagt 100 m ned skråplanet? iii. I utgangspunktet har legemet en vertikal høyde på 150 m over havflaten. Hvor mye potensiell energi har legemet før og etter det har tilbakelagt 100 m ned skråplanet? Hint: Du kan bruke enten trigonometri eller den pytagoreiske læresetning for å beregne hvor mye vertikal høyde legemet taper etter det har tilbakelagt 100 m ned skråplanet. iv. Hvorfor er svarene til (ii) og (iii) i samsvar med energibevaringsloven? Gi en tydelig forklaring.

4 Oppgave 6 (5 av 50 poeng) En stiv pendel settes i svingninger slik at den svinger fram og tilbake med 30 hele svingeperioder i løpet av ett minutt. a) Bruk denne situasjonen til å forklare begrepene amplitude, periode og frekvens. b) Hva blir perioden og frekvensen til svingningene? c) Hvordan må pendelen i et pendelur (pendelklokke) justeres for å få uret til å gå fortere? Oppgave 7 (5 av 50 poeng) a) Forklar forskjellen på langsbølger (longitudinale bølger) og tversbølger (transversale bølger), og gi et eksempel på hver av disse to bølgeformene. b) Tegn en figur som viser en tversbølge med bølgelengde 1,0 meter og amplitude 0,5 meter. Velg en hensiktsmessig målestokk, og merk av i tegningen bølgelengden og amplituden. c) Bølgefarten til bølgen i b) er 1,5 meter i sekundet. Hva blir frekvensen til bølgen?

5 FORMLER OG KONSTANTER Mekanikk = = + = = +2 = = = cos Bølger ; = 1 8 =<; =sin =@< Noen enhetsdefinisjoner Newton (N): 1 N = 1 kg m/s 2 Joule (J): 1 J = 1 N m Pascal (Pa): 1 Pa = 1 N/m 2 Liter (L): 1 L = 10 3 cm 3 = (10 cm) 3 =! "! " = 1 2! # =$h! " +! & = ' Noen konstanter 6 7 =1,38 10 DE m kg s K $=9,81 m/s J =3 10 K m/s (=/ Noen matematiske resultater Trekanter: Thermofysikk J = +L = ( +! =,+ Ideelle gasser:! = ,! = 3 2 (+. Sirkler: =2M; =M ; + = 4 3 ME.