Løsningsforslag til ukeoppgave 4

Like dokumenter
Løsningsforslag til ukeoppgave 2

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 5

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjonsoppgaver kapittel 0 og 1 løsningsforslag

Løsningsforslag til øving 3: Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 14

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 2

Universitetet i Agder Fakultet for helse- og idrettsvitenskap EKSAMEN. Time Is)

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2009

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 4

EKSAMEN I TFY4145 OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Keplers lover. Statikk og likevekt

Repetisjonsoppgaver kapittel 4 løsningsforslag

FYSIKK-OLYMPIADEN

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS120 VÅR 2017

Høgskolen i Agder Avdeling for EKSAMEN

Repetisjon

Løsningsforslag til øving 5

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Newtons lover i én dimensjon (2)

RF3100 Matematikk og fysikk Regneoppgaver 7 Løsningsforslag.

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

UNIVERSITETET I OSLO

6. Rotasjon. Løsning på blandede oppgaver.

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 2.

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Obligatorisk oppgave i fysikk våren 2002

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO. Introduksjon. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet 1.1

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

EKSAMEN. Stille lengde. Universitetet i Agder Fakultet for helse- og idrettsfag. Emnekode: Emnenavn: IDR124 Kropp,trening, helse

Carl Angell, Eirik Grude Flekkøy og Jostein Riiser Kristiansen

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

Newtons lover i én dimensjon (2)

Løsningsforslag Fysikk 2 V2016

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

UNIVERSITETET I OSLO

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 2/2 2012

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

7.201 Levende pendel. Eksperimenter. I denne øvingen skal du måle med bevegelsessensor beregne mekanisk energitap og friksjonsarbeid

UNIVERSITETET I OSLO

Fagnr: FIOIA I - Dato: Antall oppgaver: 2 : Antall vedlegg:

,7 km a) s = 5,0 m + 3,0 m/s t c) 7,0 m b) 0,67 m/s m/s a) 1,7 m/s 2, 0, 2,5 m/s 2 1.

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

Løsningsforslag til MEF1000 Material og energi - Kapittel 2 Høsten 2006

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

Løsningsforslag til eksamen i FYS1001, 12/6 2019

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

UNIVERSITETET I OSLO

2,0atm. Deretter blir gassen utsatt for prosess B, der. V 1,0L, under konstant trykk P P. P 6,0atm. 1 atm = 1,013*10 5 Pa.

FYSIKK-OLYMPIADEN

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon (2)

Løsningsforslag. Eksamen i Fys-mek1110 våren 2011

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

FYSIKK-OLYMPIADEN

FY0001 Brukerkurs i fysikk

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 4. m 1 gl = 1 2 m 1v 2 1. = v 1 = 2gL

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 3.

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Juni 2011

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

Kap. 4+5: Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap Hvor er luftmotstanden F f størst?

SG: Spinn og fiktive krefter. Oppgaver

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen må trekke med kraft S k

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGA VE. Fagnr: FO 44JA Dato: Antall oppgaver:

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2014

Vektorstørrelser (har størrelse og retning):

Løsningsforslag til øving 1

EKSAMENSOPPGAVE. Oppgavesettet er på 5 sider inklusiv forside Kontaktperson under eksamen: Stian Normann Anfinsen Telefon:

Repetisjonsoppgaver kapittel 3 - løsningsforslag

Midtveis hjemmeeksamen. Fys Brukerkurs i fysikk Høsten 2018

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

T 1 = (m k + m s ) a (1)

Kap Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap 4+5 <file> Hvor er luftmotstanden F f størst?

Repetisjon

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

Transkript:

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 1 Løsningsforslag til ukeoppgave 4 Oppgave 4.03 W = F s cos(α) gir W = 1, 2 kj b) Det er ingen bevegelse i retning nedover, derfor gjør ikke tyngdekraften noe arbeid. Oppgave 4.06 Vi finner den kinetiske energien ved E k = 1 2 mv2. Her blir E k = 0, 1 10 15 = 0, 1 fj. b) Skriv om uttrykket for E k for å finne v: v = 2Ek m Oppgave 4.11 Vi har m = 80 kg, v = 10 m/s, s = 10 m b) W F = E k = m v2 = 4000 J 2 F = W/s = 400 N v = 10 m/ s s = 7, 0 m W F = E k = m v2 = 4000 N m = 4, 0 kj 2 F = W/s = 0, 57 kn Oppgave 4.20 En ball med masse m = 25 g blir skutt ut av en kanon ved hjelp av en fjær med fjærkonstant k = 100 N/ m. Først er røret plassert horisontalt, og vi sammenligner to tidspunkter: 1: Fjæra er sammenpresset med x 1 = 13, 0 cm, og ballen er i ro (v 1 = 0). 2: Når fjæra har utvidet seg slik at sammenpressingen er x 1 = 5cm, stoppes bevegelsen til fjæra. Her har ballen har fått farten v 2. Siden røret ligger horisontalt kan vi sette h 1 = h 2 = 0.

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 2 Arbeidet som fjæra gjør på ballen tilsvarer endringen i potensiell energi lagret i fjæra mellom punkt 1 og punkt 2: W fjær = 1 2 kx2 2 1 2 kx2 1 W fjær = 1 2 100 N/ m ((0, 13 m)2 (0, 05 m) 2 ) = 0, 72 J b) Bevaring av mekanisk energi gir at E 2 = E p1 + W fjær. Siden v 1 = 0 og h 1 = h 2 = 0 får vi v 2 = E k2 = W fjær 1 2 mv2 2 = W fjær 2Wfjær m = 7, 6 m/ s c) Nå brukes kanonen til å skyte kula rett opp. Ballen når sitt høyeste punkt h 3 når v 3 = 0. Fjæra er den eneste kraften som gjør et arbeid på systemet. Hvis vi setter h 1 = 0, gir energibevaring fra punkt 1 til 3 E 3 = E 1 + W fjær mgh 3 = W fjær h 3 = W fjær mg = 2, 9 m Oppgave 4.22 Vi har k = 300 N/m, h 1 = 60 cm, m = 100 g, h 2 = 0 og v 1 = 0. E 1 = mgh 1 + 1 2 mv2 1 = mgh 1 E 2 = mgh 2 + 1 2 mv2 2 = 1 2 mv2 2 Vi vet at E 1 = E 2, slik at mgh 1 = 1 2 mv2 2. Farten blir da v 2 = 2gh 1 = 3, 4 m/ s b) Når legemet er i ro er den mekaniske energien lik den som er gitt i : E 2 = E k2. Når fjæra er presset sammen er den mekaniske energien E 3 = 1 2 kx2 3 + 1 2 mv2 3, og v 3 = 0. E 2 = E 3 gir da 1 2 mv2 2 = 1 2 kx2 3 slik at x 3 = mv 2 k = 6, 3 cm. Oppgave 4.112 Vi har m A = 150 kg, m B = 200 kg, F S = 50 N og t = 6, 0 s.

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 3 b) Akselerasjonen for vogn A er a A = F/m A og for vogn B a B = F/m B. Farten er da v = at og vi får v A = 2, 0 m/s og v B = 1, 5 m/s. c) Vognene starter i ro, slik at v 0 = 0 og s = 1 2 at2. Da blir s A = 6 m og s B = 4, 5 m. d) A = F s, aå AA = 300 J og AB = 225 J, A = 525 J = 0, 53 kj. Oppgave 4.139 Vi har m = 10 kg, h 1 = 1, 0 m, h 2 = 0 og v 1 = 0. b) Snordraget er alltid vinkelrett på bevegelsen ti kula. Derfor gjør ikke snordraget noe arbeid på kula. c) I posisjon 1 er den potensielle energien E p1 = mgh 1. Siden v 1 = 0 er E k1 = 0. I posisjon 2 er den potensielle energien 0 (h 2 = 0) og den kinetiske energien er 1 2 mv2 2. Bevarende av mekanisk energi gir at E 1 = E 2. Derfor er mgh 1 = 1 2 mv2 2, slik at v 2 = 2gh1 m = 4, 4 m/ s Oppgave 4.143 Vogna starter med farten v 0 = 0 fra høyden h 0 = 5, 0 m. Fra startpunktet til punkt A, på høyden h A = 0, 70 m, er det ingen friksjon slik at E 0 = E A gjelder. Vi har da, men v 0 = 0 og vi kan stryke alle m, slik at mgh 0 + 1 2 mv2 0 = mgh A + 1 2 mv2 A. Vi skriver om uttrykket og får at gh 0 = gh A + 1 2 v2 A 1 2 v2 A = gh 0 gh A v 2 A = 2g(h 0 h A ) v A = 2g(h 0 h A ) = 9, 185 m/ s. Mellom punkt A og punkt B skal vogna stoppe, og det er bare friksjonskraften, R, som utfører arbeid. Vi vet at R = 1, 20 mg. Arbeid-energi-setningen sier: W = E k W R = E B E A

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 4. Men i B er vogna i ro, slik at W R = E A = 1 2 mv2 A. Vi vet også at, her er α = 180, slik at W R = Rs cos α Rs cos 180 = Rs = 1 2 mv2 A men R = 1, 20mg: 1, 20mgs = 1 2 mv2 A og s = v 2 A 2 1, 20g = 3, 6 m Denne oppgaven kan også løses uten mellomregningen. Vi vet at vogna har en potensiell energi E 1 = mgh 0 når den starter og ender opp med energi E B = 0. Bevaring av energi gir at E B = E 1 + W, slik at W = E 1 = mgh der h = h 0 h A. Vi vet også at det bare er friksjonskraften som gjør et arbeid på systemet. Friksjonskraften, som vi kaller R, virker i motsatt retning av bevegelsen, og den virker over en strekning s før vogna stopper. Siden friksjonen og bevegelsen er i motsatt retning, blir arbeidet fra friksjonen W = Rs. Da får vi Rs = mgh Friksjonskraften er gitt ved R = µ k N, og likevekt av krefter i y-retning gir N = G = mg. Her er µ k = 1,2. Da får vi at µ k mgs = mgh µ k s = h s = h µ k = 3, 6 m Oppgave 7.24 Vi har at m p = 0, 120 kg, v p = 21 m/s, m e = 0, 240 kg, h = 1, 40 m og M = m p + m e = 0, 360 kg. Først må vi beregne farten til eplet og pilen etter støtet. Vi vet at bevegelsesmengden bevares slik at p før = p etter. p før = m p v p = 2, 52 kg m/s. Vi kan då finne farten til eplet + pilen: v e + v p = p etter /M = 7 m/s. Resten av oppgaven kan vi se som et vertikalt kast der vi har bevegelsesligningene ved konstant akselerasjon: v 0x = v e+p a x = 0 x = v 0x t v 0y = 0 a y = g = 9, 81 m/ s 2 y = 1 2 a yt

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 5 Først må vi finne tida det tar før eplet og pilen treffer bakken. Vi kan da bruke y = 1a 2 yt, y er her samme som h så y = 1, 40 m. t = 2y/a y = 0, 53 s Nå finner vi lengden på kastet, x, gjennom ligningen over: x = v 0x t = 3, 7 m Oppgave 21.08 Månens radius er 1737 km, og massen er M = 7, 342 10 22 kg. Avstanden mellom romskipet og månens midtpunkt er r = 1737 km + 80 km = 1817 km. Vi vet også at γ = 6, 67 10 11. Newtons 2. lov på romskipet gir at F = ma der F = G og a = v 2 /r. b) der v = G = mv 2 r G = γmm r 2 γmm = mv 2 r 2 r γm = v 2 r γm = 1, 6 km/ s r T = 2πr v Setter inn verdier for r og v og få T = 6950 s = 1 time og 56 min. Oppgave 21.103 Vi har at m = 175 kg, r = 107 m, og v = 6, 31 10 3 m/s. Banefarten er konstant, så akselerasjonen til satellitten er a = v 2 /r = 3, 98 m/s 2. b) Vi vet at G = γmm/r 2 og at jordas masse er M = 5, 974 10 24 kg. G = 6, 67 10 11 N m 2 / kg 2 5, 974 10 24 kg 175 kg (10 7 m) 2 = 0, 697 kn c) Motkraften til G er gravitasjonskraften fra satellitten på jorda. Newtons 3. lov gir at disse to kreftene har samme verdi, men motsatt retning.

Oppgaver FYS1001 Vår 2018 6 Oppgave 1 Romskip (unntatt de som reiste til månen) er ikke så langt fra jorda, og tyngdekrafta på en person inne i romskipet er omtrent den samme som her på jorda. Men normalkrafta fra gulvet (og taket) er null. Når vi står på bakken er det egentlig normalkrafta fra underlaget og ikke tyngdekrafta vi føler. Oppgave 2 Doblet fordi farten har blitt dobbelt så stor og dermed v 2 fire ganger så stor, mens massen har blitt halvert. Oppgave 3 Svar 2. For den kinetiske: motsatt, altså at forandringen i E k blir stadig større for hvert tidsintervall. Oppgave 4 Bevaring av mekanisk energi gir E k1 + E p1 = E k2 + E p2 E p1 = E k2 mgh 1 = 1/2mv 2 2 v 2 2 = 2 9.81 m/ s 2 4 m = 9 m/ s