Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf. 93413 BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk



Like dokumenter
EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

FAG: Fysikk FYS118 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

EKSAMEN. EMNE: FYS 119 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 119 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

EKSAMEN I FAG SIF 4002 FYSIKK Mandag 7. mai 2001 Tid: Sensur: Uke 22

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

EKSAMEN. EMNE: FYS 120 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 120 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

UNIVERSITETET I OSLO

FAG: Fysikk FYS121 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110/Fys-mef1110 høsten 2007

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk. EKSAMEN I FAG TFY 4102 FYSIKK Fakultet for Naturvitenskap og teknologi

EKSAMEN I EMNE TFY 4106 FYSIKK Onsdag 18. desember 2013 Tid: kl

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Fagnr: FO 443A Dato: Antall oppgaver:

Øving 2: Krefter. Newtons lover. Dreiemoment.

UNIVERSITETET I OSLO

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Obligatorisk oppgave i fysikk våren 2002

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Figur 1: Isoterm ekspansjon. For en gitt temperatur T endrer trykket seg langs den viste kurven.

FAG: Fysikk FYS122 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Tore Vehus (linjedel)

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 5.

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 6.

Termodynamikk ΔU = Q - W. 1. Hovedsetning = Energibevarelse: (endring indre energi) = (varme inn) (arbeid utført)

UNIVERSITETET I OSLO

FAG: FYS105 Fysikk (utsatt eksamen) LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

TENTAMEN I FYSIKK FORKURS FOR INGENIØRHØGSKOLE

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

UNIVERSITETET I OSLO

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.

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

HØGSKOLEN I STAVANGER

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

r+r TFY4115 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Repetisjonsoppgaver kapittel 5 løsningsforslag

EKSAMEN 07HBINEA, 07HBINET, 07HBINDA, 07HBINDT

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

TFY4104/TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember Lsningsforslag Oppgave 1 { 25 Mekanikk

EKSAMEN RF3100 Matematikk og fysikk

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

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. FYS-1001 Mekanikk. Fire A4-sider (to dobbeltsidige ark) med egne notater. Kalkulator ikke tillatt. Ruter.

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

Flervalgsoppgave. Arbeid og energi. Energibevaring. Kollisjoner REP Konstant-akselerasjonslikninger. Vi har sett på:

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK Eksamensdato: Torsdag 16. desember 2010 Eksamenstid: 09:00-13:00

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Onsdag 26.feb 2014 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Aud max.

Eksamensoppgavehefte 2. MAT1012 Matematikk 2: Mer lineær algebra

Flervalgsoppgave. Kollisjoner. Kap. 6. Arbeid og energi. Energibevaring. Konstant-akselerasjonslikninger REP

Løsningsforslag eksamen TFY desember 2010.

F. Impulser og krefter i fluidstrøm

Eksamen i: Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: Tirsdag 26. februar 2013 Tid: Kl 09:00 13:00

UNIVERSITETET I OSLO

Institutt for fysikk. Eksamensoppgave i TFY4106 Fysikk

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Fysikkonkurranse 1. runde november 2000

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

SAMMENDRAG AV FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG

Eksamensoppgive FYSIKK. Nynorsk. 6. august Eksamenstid: 5 timar. Hielpemiddel: Lommereknar

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 6

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

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

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

Theory Norwegian (Norway) Vær vennlig å lese de generelle instruksjonene i den separate konvolutten før du begynner på dette problemet.

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

EKSAMENSOPPGAVE Njål Gulbrandsen / Ole Meyer /

Transkript:

Side 1 av 10 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf. 93413 BOKMÅL EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk Lørdag 6. desember 2003 Tid: Kl. 0900-1500 Hjelpemiddelkode C: Bestemt, enkel kalkulator K. Rottmann: Matematisk formelsamling O. H. Jahren og K. J. Knutsen: Formelsamling i matematikk Vedlegg: Formler i emne TFY4115 Fysikk (side 6 10 i oppgavesettet) Oppgavesettet er er utarbeidet av : Professor Anne Borg og professor Ola Hunderi (sign.) Sensuren faller innen 7. januar 2004.

Side 2 av 10 Oppgave 1 P P Figur 1 a) En sylinder med masse M og radius R plasseres på et horisontalt underlag, se figur 1. Angi hastigheten til kontaktpunktet P til sylinderen mot underlaget, toppunktet P av sylinderen og sylinderens massemiddelpunkt,, for det tilfellet at i. sylinderen utfører en ren translasjonsbevegelse langs underlaget. ii. sylinderen utfører en ren rullebevegelse langs underlaget. Uttrykk svarene ved hastigheten for massemiddelpunktet v, vinkelhastigheten w og radius i sylinderen R. Angi også eventuelle relasjoner som gjelder mellom v og w. Tre objekter med uniform massetetthet, ei massiv kule, en massiv sylinder og en hul, tynnvegget sylinder, er plassert på toppen av et skråplan, som vist i figur 2. Alle tre objektene har radius R. Tyngdens akselerasjon er g. De tre objektene slippes samtidig uten utgangshastighet fra samme høyde og ruller uten å gli langs skråplanet. Figur 2 b) Hvilket av legemene når bunnen av skråplanet først og hvilket når bunnen sist. Begrunn svaret ved å utføre de nødvendige beregningene. w 0 En massiv, homogen sylinder med masse M og radius R, som roterer med en vinkelhastighet w 0 om sylinderaksen (se figur 3), blir satt forsiktig ned på et horisontalt underlag uten begynnelseshastighet for massemiddelpunktet. Kinetisk friksjonskoeffisient mellom sylinderen og underlaget er m k. Etter at sylinderen er satt ned, beveger den seg bortover langs underlaget. c) Bestem hastigheten V til sylinderens Figur 3 massemiddelpunkt, uttrykt ved oppgitte størrelser, idet bevegelsen langs underlaget går over til ren rullebevegelse? Hvor langt har sylinderen beveget seg langs underlaget idet ren rullebevegelse inntrer? Hvor stor er friksjonskrafta når vi har ren rulling på det horisontale underlaget?

Side 3 av 10 V V R B Etter å ha rullet et stykke på det horisontale underlaget kommer sylinderen til en kant B med høyde R/2, som vist i figur 4. Vi regner støtet i B som svært kortvarig. R/2 Figur 4 d) Finn hastigheten V til sylinderens massemiddelpunkt like etter støtet. Hvor stor må hastigheten V minst være for at sylinderen skal kunne vippe helt opp over punktet B? Oppgave 2 O y y Et tynt glassrør med tverrsnitt A har form som vist på figur 5, og er festet slik at sidegreinene er stilt vertikalt. Væskesøylens totale lengde er L (L >> A), og når den er i likevekt fyller den røret til nivået O-O. Væsken har tetthet r. Det totale væskevolumet er A. L. Tyngdens akselerasjon er g. Væskesøylen trekkes så ut en avstand A 0 fra likevektsposisjonen for deretter å slippes uten begynnelseshastighet slik at den kan svinge fritt. Vi regner væskehastigheten v som uniform over rørtverrsnittet og antar at friksjonskrafta F d mot bevegelsen kan skrives som: F d = -a L v Figur 5 der a er en proposjonalitetskonstant som avhenger både av væskens egenskaper og av rørets geometri. a) Vis at krafta, som virker på væskesøylen og som trekker søylen tilbake mot likevekt ved et tidspunkt t, er proposjonal med forskyvningen y ut fra likevektsposisjonen. Vis at bevegelseslikningen for væskesøylens utslag y(t) får formen y + 2g y + w 2 0 y = 0 og uttrykk w 0 og g ved de oppgitte størrelsene. O b) For hvilke verdier av væskesøylens lengde L blir bevegelsen underdempet, kritisk dempet og overdempet? Skisser svingeforløpet for disse tre tilfellene. Benytt startbetingelsene til å bestemme konstantene i løsningen av bevegelseslikningen, uttrykt ved g, w 0 og A 0, for det tilfellet at svingningen er underdempet. Finn den lengden av væskesøylen som gir kritisk dempning, når det er vann i røret og r = 1,00. 10 3 kg/m 3 A = 0,30 cm 2

Side 4 av 10 g = 9,8 m/s 2 a = 6,1. 10-2 Pa. s = 6,1. 10-2 Ns/m 2. c) I en underdempet svingning vil maksimalutslaget bli mindre for hver periode. Bestem forholdet mellom to påfølgende maksimalutslag uttrykt ved g og w 0. Hva blir forholdet når L = 1,0 m og tallverdiene forøvrig er som i punkt b). Oppgitt: cosq = ± 1 tan 2 q +1 A Figur 65 h 2 h 0 h 1 B En hevert skal brukes til å fjerne væske fra en stor beholder, se figur 6. Røret er fylt med væske i utgangspunktet. Når røret stikkes ned i væsken i beholderen, vil væsken flyte ut ved utløpet B inntil væskenivået når ned til røråpningen ved A. Vi antar at væsken er inkompressibel og har tetthet r og at vi kan se bort fra viskøse krefter. Lufttrykket er P 0. Tyngdens akselerasjon er g. Vi antar videre at arealet A 1 av væskeoverflata i beholderen er mye større enn tverrsnittsarealet A 2 av røret slik at væskenivået i beholderen synker svært langsomt. I utgangspunktet har væsken en høyde h 0 over røråpningen ved A. Høydeforskjellen mellom utløpet av heverten B og røråpningen ved A er h 1. d) Hva er den største og den minste hastigheten til væsken ved utløpet B i løpet av tømmeprosessen illustrert i figur 6? Hvor lang tid, uttrykt ved de oppgitte størrelsene, tar det før væskenivået i tanken er på høyde med røråpningen A? Oppgave 3 P a b c V a V b V c Figur 7 V To mol av en enatomig, ideell gass med g=5/3 gjennomløper de reversible prosessene som vist i figur 7. Gassen har i starttilstanden volumet V a og temperaturen T a. Den utvider seg først ved konstant trykk, P a, til volumet blir dobbelt så stort som startvolumet, trinn a-b. Deretter gjennomgår gassen en adiabatisk prosess til temperaturen igjen har fått sin opprinnelig verdi, trinn b-c.

Side 5 av 10 a) Finn trykk, temperatur og volum i tilstandene b og c uttrykt ved P a, V a og T a. Finn endringen i indre energi for prosessene a-b og b-c. Hva blir den totale endringen i indre energi for hele prosessen a-b-c? Kommenter kort resultatet. b) Hvor mye varme tilføres gassen gjennom prosessen a-b-c? Beregn hvor stort arbeid gassen har utført. Gassen gjennomløper til slutt en prosess ved at den bringes tilbake til starttilstanden gjennom en isoterm prosess c-a. c) Beregn virkningsgraden (tallsvar) til en varme(kraft)maskin som er basert på syklusen de tre prosesstrinnene utgjør. Hva ville virkningsgraden for en varme(kraft)maskin basert på en Carnotsyklus som opererte mellom de to samme temperaturene være? d) Beregn endringen i entropi for delprosessene a-b, b-c og c-a. Bruk disse resultatene til å begrunne at entropien er en tilstandsfunksjon.