Eksamensoppgåve i LGU51007 Naturfag 1 (5-10) emne 1

Transkript

1 Institutt for grunnskolelærerutdanning 5-10 og bachelor i teiknspråk og tolking Eksamensoppgåve i LGU51007 Naturfag 1 (5-10) emne 1 Fagleg kontakt under eksamen: Rodrigo de Miguel ( ), Jan Tore Malmo ( ) Eksamensdato: 14. desember 2016 Eksamenstid (frå-til): 9:00 12:00 Hjelpemiddelkode/Tillatne hjelpemiddel: Kunnskapsløftet (2013), læreplanen i naturfag henta frå nettsidene til Utdanningsdirektoratet Tabellar i fysikk Lommereknar med tomt minne Annan informasjon: Eksamen til LGU53005 er todelt, og du må stå på begge delane for å få karakter i og stå på emnet. Denne deleksamen er ein av dei to delane og den tel 49% av sluttkarakteren. Denne er ein ordinær deleksamen. Målform/språk: NYNORSK Sidetal (utan framside): 3 sider pluss vedlegg Sidetal vedlegg: 1 side formelark Informasjon om trykking av eksamensoppgåve Originalen er: 1-sidig X 2-sidig svart/kvit fargar X Skjema for fleire val? Dato Kontrollert av: Sign Merk! Studenter finner sensur i Studentweb. Har du spørsmål om din sensur må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike spørsmål.

2 Oppgåve 1 (12 av 36 poeng) Ein lekam på eit skråplan. Gravitasjonskrafta (G) er teikna som ei lang pil, og dekomponert i to krefter G x og G y. Figuren over viser ein lekam på eit skråplan. Blant andre krefter, verkar gravitasjonskrafta G på lekamen. Gravitasjonskrafta kan dekomponerast som ein sum av to krefter, der ei av dei er parallell til planet (G x ), og den andre rettvinkla til planet (G y ). På figuren er gravitasjonskrafta G vist ved ei lang pil som peikar rett ned, mens komponentane G x og G y er vist ved to kortare piler som er rettvinkla på kvarandre. Svar på følgjande spørsmål. Vis korleis du tenker. Gjer utrekningar der det er nødvendig; det krevst presis bruk av einingar i utrekningane. Dersom massen til lekamen er 100 gram, og vinkelen θ er 45 grader, a. Dersom lekamen ikkje er i bevegelse, i. Rekn ut storleiken av normalkrafta frå planet. I kva for retning peiker krafta? ii. Rekn ut storleiken av kvilefriksjonskrafta. I kva for ei retning peiker krafta? iii. Teikn ein figur som viser normalkrafta N, friksjonskrafta R, samt dei to gravitasjonskreftene G x og G y. b. Lekamen akselererer ned skråplanet med akselerasjon på 1,0 m/s 2, i. Kor stor er den totale krafta som lekamen har i retning ned skråplanet? ii. I utgangspunktet er lekamen i ro (dvs., v 0 = 0). Kva er den kinetiske energien til lekamen før og etter at han har tilbakelagt 100 m ned skråplanet? iii. I utgangspunktet har lekamen ei vertikal høgde på 150 m over havflata. Kor mykje potensiell energi har lekamen før og etter han har tilbakelagt 100 m ned skråplanet? iv. Svara til (ii) og (iii) er ikkje like. Forklar tydeleg kvifor dette er i samsvar med lova for energibevaring. Hint: For delane a.i, a.ii og b.iii over, kan du bruke enten trigonometri eller den pytagoreiske læresetning. Oppgåve 2 (4 av 36 poeng) Ein gass tar imot ei varme på 14 kj og gjer samtidig eit arbeid på 4,2 kj på omgivnadene. a. Rekn ut endringa i gassens indre energi. b. Rekn ut verknadsgraden viss systemet er ei varmedriven maskin. c. Har volumet til gassen auka i prosessen? Eller har det blitt mindre? Grunngiv svaret. Svar utan riktig grunngiving gir inga utteljing.

3 Oppgåve 3 (4 av 36 poeng) Ein lekam med masse mm = 2 kg glir på ei friksjonsfri halvkuleflate med radius RR = 5 m. Lekamen startar øvst på kula (punkt AA) med hastigheit vv 0 = 5 m/s. a. Rekn ut arbeidet gjort av tyngdekrafta mens massen glir frå punkt AA til punkt CC. b. Rekn ut farten vv når kula når punktet CC. Oppgåve 4 (4 av 36 poeng) Teikn eit kvalitativt riktig fasediagram for vatn. Forklar diagrammet. Oppgåve 5 (6 av 36 poeng) Eit lodd som er hengt opp i ei fjær (sjå figur) blir sett i rørsle slik at det svingar opp og ned. Når loddet svingar fritt svingar det opp og ned med 40 heile svingeperiodar i løpet av eitt minutt. a. Bruk denne situasjonen til å forklare omgrepa amplitude, likevekt, periode og frekvens. b. Kva blir perioden og frekvensen til svingingane? c. Forklar kva vi meiner med eigenfrekvens. d. Kor stor er eigenfrekvensen i dette tilfellet?

4 Oppgåve 6 (6 av 36 poeng) a. Forklar skilnaden på langsbølgjer (longitudinale bølgjer) og tversbølgjer (transversale bølgjer), og gi eit eksempel på kvar av desse to bølgjeformene. b. Teikn ein figur som viser ei tversbølge med bølgjelengd 2.0 meter og amplitude 1,5 meter. Vel ein hensiktsmessig målestokk, og merk av i teikninga bølgjelengda og amplituden. c. Bølgja i del b) over er ei vassbølgje med bølgjefart 1,6 meter i sekundet. Kva blir frekvensen og perioden til bølgja? d. Når bølgja kjem inn på grunnare vatn blir bølgjefarten redusert. Kva skjer då med frekvensen og bølgjelengda?

5 FORMLAR OG KONSTANTAR Mekanikk ss = 1 2 (vv + vv 0)tt vv = vv 0 + aaaa ss = vv 0 tt aatt2 vv 2 = vv aaaa FF tttttttttt = mm aa RR = μμ NN WW FF = FF ss cos θθ Bølgjer og svingingar ff = 1 TT vv = λλλλ dd sin θθ = nnnn Nokre einingar 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 Nokre konstantar WW tttttttttt = EE KK EE KK = 1 2 mmvv2 EE pp = mmmmh kk BB = 1, m2 kg s 2 K gg = 9,81 m/s 2 cc = m/s EE KK + EE PP = WW RR pp = FF/AA Termofysikk Nokre matematiske resultat Trekantar: cc 2 = aa 2 + bb 2 WW = pp VV EE = QQ + WW ηη = WW/QQ Ideelle gassar: EE = 3 2 NNkk BBTT, EE = 3 2 pppp. Sirklar: ss = 2ππππ; AA = ππrr 2 ; VV = 4 3 ππrr3.