Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 9



Like dokumenter
Løsningsforslag til ukeoppgave 12

16 Bølger Bølgebevegelse Bølger

UNIVERSITETET I OSLO

Kortfattet løsningsforslag for FYS juni 2007

Bølgeslag. Livet skal være et bølgeslag i evighedsrytmer begravet. At ta alt, at gi alt, at glide i ét med havet. Piet Hein

a) Hva var satellittens gjennomsnittlige fart? Gi svaret i m/s. Begrunn svaret.

Obligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO

2.201 Interferens med vannbølger

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

TFY4106_M2_V2019 1/6

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 1 Introduksjon Lyd og bølger MMT205 - F1 1

Eksamensoppgave TFOR0102 FYSIKK. Bokmål. 15. mai 2018 kl

Fysikk & ultralyd Side 1

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Diffraksjonsgitter (diffraction grating)

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

,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 FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl

Eksamensoppgave. FYSIKK Bokmål. 2. juni 2017 kl

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

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

Bølgeegenskaper til lys

UNIVERSITETET I OSLO

Den gule flekken er det området på netthinnen som har flest tapper, og her ser vi skarpest og best i dagslys.

Løsningsforslag til konteeksamen i FYS1001, 17/8 2018

SENSURVEILEDNING FYSIKKDEL: Oppgave 1 (15 %) Oppgave 2 (20 %) EMNEKODE OG NAVN SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE. 6 timers skriftlig eksamen

Hensikt I dette forsøket skal brytningsindeksen bestemmes for en sylindrisk linse ut fra målinger av brytningsvinkler og bruk av Snells lov.

TENTAMEN I FYSIKK FORKURS FOR INGENIØRHØGSKOLE

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

UTSETT EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

2. Teoretisk grunnlag

Bokmål. Eksamensinformasjon. Del 2 skal leveres inn etter 5 timer. verktøy som tillater kommunikasjon.

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 5

Løsningsforslag til øving 12

Fysikkdag for Sørreisa sentralskole. Lys og elektronikk. Presentert av: Fysikk 1. Teknologi og forskningslære. Physics SL/HL (IB)

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

Løsningsforslag til FYS2130-konte-eksamen august 2015

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 8 Introduksjon til lyd (kapittel 9 og 10)

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

S1 eksamen våren 2017 løsningsforslag

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 17/8 2017

Løsningsforslag til EKSAMEN

Michelson Interferometer

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

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

UNIVERSITETET I OSLO

Ultralyd teknisk bakgrunn. Ultralyd egenskaper: Lydhastighet: Refleksjon (Ekko) Pulsbølge generering i pizo-elektriske krystaller

EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

År: Et legeme på et skråplan. Gravitasjonskraften (G) er tegnet som en lang pil, og dekomponert i to krefter G x og G y.

Fullstendig fasit 7 Bølger og stråler rundt oss 7.1 Bølger Lyd 7.2.

Løsningsforslag til øving 11

Løsningsforslag heldagsprøve våren T

Høgskoleni østfold. Avdeling for ingeniorfag. Eksamen ingeniodysikk

ØVINGER 2017 Løsninger til oppgaver. Øving 1

TFY4106 Fysikk Eksamen August 2015

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

. Følgelig er csc 1 ( 2) = π 4. sinθ = 3

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

Universitetet i Stavanger Institutt for petroleumsteknologi

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

Oblig 11 - Uke 15 Oppg 1,3,6,7,9,10,12,13,15,16,17,19

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk og fysikk RF3100

ORDINÆR EKSAMEN 14. desember 2011 Sensur faller innen 05.januar 2012

UNIVERSITETET I OSLO

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 4

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

FLERVALGSOPPGAVER I NATURFAG - FYSIKK

EKSAMEN VÅREN 2007 SENSORTEORI. Klasse OM2

Bølgeegenskaper til lys

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

Løsningsforslag eksamen MAT111 Grunnkurs i Matematikk I høsten 2009

Løsningsforslag til ukeoppgave 15

Løsningsforslag til ukeoppgave 13

Noen presiseringer mhp Diskret Fourier Transform. Relevant for oblig 1.

Instrument för målning av komprimeringen i grunnen. CompactoBar ALFA N/0827

Oppgaver i naturfag 19-åringer, fysikkspesialistene

NY Eksamen 1T, Høsten 2011

Fysikk 3FY AA6227. (ny læreplan) Elever og privatister. 28. mai 1999

Løsningsforslag til Øving 3 Høst 2010

Denne ligninga beskriver en udempet harmonisk oscillator. Torsjons-svingning. En stav er festet midt på en tråd som er festet i begge ender.

HITLISTER. Spørsmål 1: HITLISTER

Beskrivende statistikk.

De vikagste punktene i dag:

Innholdsfortegnelse. 3. Formål med oppgaven og Om meg Utstyr og fremgangsmåte, ideen Resultater. 10. Oppsummering og konklusjon.

dg = ( g P0 u)ds = ( ) = 0

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 15/8 2014

AST1010 En kosmisk reise

Spesiell relativitetsteori

Eksamen MAT1015 Matematikk 2P Va ren 2015

Transkript:

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 9 Jon Walter Lundberg 10.03.2015 9.04 a) Hva er en elastisk pendel? Definer svingetida, perioden, frekvensen, utslaget og amlituden til en slik pendel. Definisjonene på elastisk pendel, periode, frekvens utslag og amlitude står beskrevet på side 230, i Rom Stoff Tid: Forkurs. b) Om en bestemt elastisk pendel ble det sakt: To sekunder seinere var pendelen i samme svingetilstand. Hva menes med svingetilstand? Når en pendel har samme svingetilstand betyr det at den har samme utslag og samme fartsretning som tidligere. 9.05 Bestem frekvensen til disse periodiske fenomenene: f = 1 T, T = periode a) At jorda roterer om seg selv T = 24 60 60 = 86400s 1 f = = 0, 116µHz 86400s 1

b) Storeviseren på klokka f = 1 = 27, 78mHz (60 60) c) Sentrifugen i vaskemaskinen når den gjr 1200 omdreininger per minutt d) Nomal hjerterytme f = 1 60 1200 = 20Hz Normal hjerterytme kan være alt fra 50 til 100 slag per minut. Utrykk: f herte = 1 slag/min 60 9.08 En bølge beveger seg på et tau. Et bestemt punkt på tauet bruker 0, 21s på å bevege seg fra maksimalt utslag til null utslag. Bølgelengden er 1, 6m. Finn perioden, frekvensen og bølgefaren. λ = 1, 6m periode: Når tauet har gått fra høyeste punkt har det nådd 1 av veien. 4 Den går fra maksimal utslag til null til negativt maksimal utslag tilbake til null tilbake til maksimal utslag. T = 4 0, 21s = 0, 84s frekvens: f = 1 T f = 1 = 1, 19Hz 0, 84s 2

bølgefart: v = fλ = λ T v = fλ = 1, 6m 0, 84s = 1, 9m s 9.10 En tversbølge på ei fjær går mot høyre. Punktet A på fjæra har svingetida 0, 18s. Bølgelengden er 1, 5m. På figuren har bølgen sitt største positive utslag i A. a) Hva er svingetida til punketet B? Alle punkter på bølgen har samme svinge tid. Svingetid a = Svingetid b = 0, 18s b) Hvilken bevegelsesretning har punktene A, B og C ved tidspnktet figuren viser? c) Regn ut bølgefarten. v = λ T = 1, 5m 0, 18s = 8, 33m s 9.12 Flaggermus er nattaktive dyr. For å orientere seg sender de ut ultralydsignaler som de mottar ekkoet fra med sine store, følsomme ører. Ved hjelp av denne teknikken danner de seg et meget godt bilde av omivelsene - akkurat som et skip gjør ved hjelp av radar. I denne oppgaven setter vi lydfarten i luft til 340 m s. 3

a) Når flaggermusa skal finne avstanden til et bytte, bruker den tidsforskjellen mellom den lyden den sendte ut, og lyden som blir reflektert. Hvor stor er tidsforskjellen dersom avstanden er 6m? v = s t t = s v v = 340 m s Lyden må reflekteres tilbake til flaggermusa, derfor blir s = 2 6m = 12m t = 12m 340 m s = 0, 0353s b) En flaggermusart kan benytte ultralyd med frekvensen 83kH.z Hvilken bølgelengde svarer det til? f = 83 10 3 Hz v = 340 m s v = fλ λ = v f λ = 340 m s 83 10 3 Hz = 4, 1mm 9.15 Bølger brer seg ut fra to bølgekilder, S 1 og S 2, som svinger i takt. Veiforskjellen til et punkt P er 1, 5λ. a) Tegn figur. 4

b) Hva vil det si at veiforskjellen til 1, 5λ S 2 P S 1 P = (n + 1 2 )λ er vilkåret for utslokning. Dette betyr at det er minimale bølgeutslag. c) Hva er svingetilstanden i punktet P? Det forekommer full utslokning i punkt P, og det betyr at punket er i ro. 9.16 To høyttalere svinger i fase og sender ut like lydbølger. En person er til å begynne med like langt fra begge høyttalerne. Så flytter hun seg parallelt med linja mellom høyttalerne til hun hører et tydelig lydminimum. Astanden til høyttalerne er da 3, 0m og 2, 4m. Lydfarten i lufta er 342 m s. Hvilken frekvens har lyden? Variabler: V = 342 m s S 2 P = 3, 0m, S 1 P = 2, 4m n = 0 Utslag = minimalt 5

Formler: S 2 P S 1 P = (n + 1 2 )λ v = fλ λ = v f Utregning: 3m 2, 4m = (0 + 1 2 )λ 0, 6m = 1 2 λ 0, 6m 1 2 = λ = 1, 2m λ = 324 m s 1, 2m = 285Hz 9.20 Grønt lys med bølgelengden 540nm treffer en dobbeltspalte. Avstanden mellom spaltene er 5, 00µm. Beregn retningsvinkelen θ 3 for lysmaksimum av 3. orden. variabler: d sin(θ n ) = nλ λ = 540 10 6 m d = 5 10 9 m n = 3 utregning: d sin(θ n ) = nλ sin(θ n ) = nλ d sin(θ 3 ) = (3)(540 10 6 m) (5 10 9 m) sin 1 (0, 324) = 18, 9 = 0, 324 6

Er maksimum av 10. orden mulig for denne oppstillingen? sin(θ 10 ) = (10)(540 10 6 m) (5 10 9 m) = 1, 08 sin 1 (1, 08) = Det er ikke mulig. 9.22 Et gitter har 500 linjer per millimeter. Vi holder gitteret foran øyet og ser gjennom det mot en linjeformet natriumlampe som er plassert like foran en vegg 2, 00m fra oss. a) Finn gitterkonstanten. d = 1mm 500 = 2 10 6 m b) Hva er bølgelengden for lyset når vi observerer en avstand på 1, 23m mellom de to 1.-ordensbildene av lampa ved veggen? n = 1, λ =? tan(θ) = 0, 615m 2m = 0, 3075 tan 1 (0, 3075) = 17, 1 n = 1 d sin(θ 1 ) = λ (2 10 6 )(sin(17.1 )) = λ λ = 5, 88 10 7 m = 588nm 9.340 7

To høyttalere A og B som står 3, 0m fra hverandre, er koplet til en tonegenerator. Høyttalerne står ute og langt fra bygninger. Se figuren nedenfor. En student som står i punktet O 10m fra midtpunktet på lina mellom høttalerne, hører et lydmaksimum. Så går studenten langs linja OX til lyden avtar til et minimum i punktet X. Det første lydminimmet er altså i punktet X. a) Hva er veiforskjellen mellom lydbølgene fra A og B? pythagoras setning : a 2 + b 2 = c 2 AB 2 + AX 2 = BX 2 AB 2 + AX 2 = BX (3m) 2 + (10m) 2 = BX BX = 10, 44m AX BX = 0, 44m b) Hvor mange bølgelengder er denne veiforskjellen? Siden det første lydminimumet er i punktet X er veiforskjelllen 0, 5. 8

c) Hvor stor er bølgelengden til lydbølgene? λ = 2 0, 44m = 0, 88m d) Hva er frekvensen ti lydbølgene hvis lydfarten i luft er 340 m s? v = fλ f = v λ f = 340 m s = 386, 4Hz 0, 88m 9.343 a) Hva er betingelsene for å kunne observere tydelig bøyning av bølgen gennom en åpning? Blågrønt lys med bølgelengden 500nm blir sendt mot en dobbeltspalte med spalteavstanden 1, 2mm. Bølgeåpningen må være om lag like stor som bølgelengden. b) Hva blir avstanden mellom de to lyse linjene av 1. orden på en skjerm som står 5, 4m fra dobbletspalten? Avstanden mellom to maksimum av 1. orden er det dobbelte av avstanden y1 mellom 0. orden og 1. ordens maksimum. Retningsvinkelen 1 finner vi ved hjelp av interferens- formelen: 9

d sin(θ n ) = nλ n = 1 sin(θ 1 ) = λ d sin(θ 1 ) = (500 10 9 m) 1, 2 10 3 = 4, 166 10 4 sin 1 (4, 166 10 4 ) = 0, 02386 tan(θ 1 ) = y 1 L y 1 = tan(θ 1 )(L) y 1 = tan(0, 02386 )(5, 4m) = 2, 258mm Avstanden mellom de to 1.ordens lysstripene på sjermen er da: 2 y 1 = 2 2, 258mm = 4, 516mm c) Hva skjer med lysstripene på skjermen hvis vi bytter ut det blågrønne lyset med rødt lys? Med det blågrønne lyset ser vi på skjermen et mønster avlyse striper. Den lyssterkeste stripa ligger på linjen rett fram(nulte orden), se den øverste figuren nedenfor. Med rødt lys ser vi et mønster av samme type som med det blågrønne lyset. Men siden rødt lys har større bølgelengde enn blågrønt lys blir avstanden mellom stripene nå større. 10

d) Med et gitter får vi også et mønster av lyse striper på skjermen, men nå er de lyse stripene mye smalere og mer lyssterke. Se figuren nedenfor. e) Et gitter har 6000 linjer per centimeter. Monokromatisk lyys med bølgelengden 600nm blir sendt vinkelrett inn mot gitterflaten. Hvor mange lysstriper kan vi se på skjermen? Gitterkonstant = 1cm 6000 = 1, 667 10 6 m Vi setter vinkelen til 90 for å finne ut hvor mange ordner vi kan se. d sin(θ) = nλ n = d sin(θ) λ n = 1, 667 106 sin(90 ) 600 10 9 = 2, 778 m n kommer ikke over 3 det betyr at 2 er det høyeste ordenstallet. Det betyr at vi får en stripe av 0. orden, to stiper av 1. orden og to striper av 2. orden. Når vi legger de sammen sitter vi igjen med 5 striper. 11