Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

Like dokumenter
Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

UNIVERSITETET I OSLO

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

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4108 Fysikk: Løysing kontinuasjonseksamen 13. aug. 2014

9) Mhp CM er τ = 0 i selve støtet, slik at kula glir uten å rulle i starten. Dermed må friksjonskraften f virke mot venstre, og figur A blir riktig.

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

Arbeid og energi. Energibevaring.

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

Løysingsframlegg TFY4305 Ikkjelineær dynamikk Haust 2012

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

r+r TFY4115 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

UNIVERSITETET I OSLO

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

Stivt legemers dynamikk

TFY4104 Fysikk Eksamen 17. august Løsningsforslag. M k = ρv = ρ 4πR 3 /3 = π /3 = 2.10kg. E) 2.10 kg

NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk

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

Løsningsforslag eksamen TFY desember 2010.

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

TFY4108 Fysikk, haust 2013: Løysing til ordinær eksamen 18. des.

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

r+r TFY4104 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Løysingsframlegg TFY4305 Ikkjelineær dynamikk Haust 2013

EKSAMEN I TFY4145 OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Løsningsforslag: Kontinuasjonseksamen TFY4115, august 2008

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY FYSIKK. 10. august 2012 Tid:

Stivt legemers dynamikk

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Obligatorisk numerikkøving. Innleveringsfrist: Søndag 13. november kl

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4106 Fysikk Eksamen 17. august V=V = 3 r=r ) V = 3V r=r ' 0:15 cm 3. = m=v 5 = 7:86 g=cm 3

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

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

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM MV + I 0!

Arbeid og energi. Energibevaring.

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK

Kap Rotasjon av stive legemer

9) Mhp CM er τ = 0 i selve støtet, slik at kula glir uten å rulle i starten. Dermed må friksjonskraften f virke mot venstre, og figur A blir riktig.

TFY4104 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Kap Rotasjon av stive legemer

TFY4104 Fysikk Eksamen 4. desember Løsningsforslag. 1) m = ρv = ρ 4πr 2 t = π g 24g. C

F B L/2. d A. mg Mg F A. TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 6. Oppgave 1

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Oppgave 4 : FYS linjespesifikk del

6. Rotasjon. Løsning på blandede oppgaver.

Eksamensoppgave i TFY4108 Fysikk

TFY4102 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Foreløpig utgave Formelside 1 av 6

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

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

Sykloide (et punkt på felgen ved rulling)

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

4. D. v = ds=dt = 6:0 t + 2:0 ) v = 14 m/s ved t = 2:0 s ) P = F v = 140 W ved t = 2:0 s.

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK Eksamensdato: Torsdag 11. desember 2008 Eksamenstid: 09:00-13:00

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Fredag 13.des 2013 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Administrasjonsbygget: Aud.

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Fasit Kontekesamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk 2015

Keplers lover. Statikk og likevekt

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS120 VÅR 2017

FYS1120 Elektromagnetisme, vekesoppgåvesett 9 Løsningsforslag

Side 1/10. EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 Tid:

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM M V + I 0!

TFY4106 Fysikk Lsningsforslag til Eksamen 2. juni 2018

Fasit Kontekesamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk 2015

TFY4104 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Formelside 1 av 6

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

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

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

TFY4115 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 4. ) v 1 = p 2gL. S 1 m 1 g = L = 2m 1g ) S 1 = m 1 g + 2m 1 g = 3m 1 g.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 6. MgL + F B d. M + m

Repetisjon

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

TFY4106 Fysikk Løsningsforslag til Eksamen 12. august M k = ρv = ρ 4πR 3 /3 = π /3 = 2.10kg. E) 2.10 kg

Transkript:

NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Løysingsframlegg TFY 404 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 200 Faglærar: Professor Jens O Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon: 735933 Oppgåve Onsdag 8 august 200 kl 0900-300 a) Vi deler inn skiva i konsentriske sirklar med breidde dr, omkrets 2πr og areal da = 2πrdr Massetettheiten til skiva er ρ = m/πr 2 Massen til sirkelen er difor dm = ρda = 2mrdr/R 2 Avstanden mellom sirkelen og aksen er r og bidraget til tregheitsmomentet di = r 2 dm = 2mr 3 dr/r 2 Integrasjon gjev då I = di Det vil seie = 2m R 2 R 0 = 2 mr2 α = 2 r 3 dr b) Det verkar ei friksjonskraft F og ei normalkraft N i kontaktpunktet I tillegg verkar tyngdekrafta mg nedover Newtons andre lov normalt på skråplanet gjev mg cos β N = 0

eller N = mg cos β Det er berre tyngdekrafta som har eit kraftmoment τ om kontaktpunktet Vi har da τ = mgr sin β Dreiemomentet I kontakt om kontaktpunktet er gitt ved parallellakseteoremet og vi får I kontakt = I kule + mr 2 = 7 5 mr2 Dette gjev mgr sin β = 7 5 mr2 θ, der θ er vinkelakselerasjonen til kula Rein rulling gjev a = θr og vi får difor a = 5 7 g sin β Newtons andre lov parallelt med skråplanet gjev eller mg sin β F = ma, F = 2 mg sin β 7 F N mg ß Figure : Kule som rullar ned eit skråplan c) Rørsla til kula er rotasjon rundt massesenteret pluss translasjon av massesenteret Den kinetiske energien er difor E k = 2 mv2 massesenter + 2 I kuleω 2 = 7 0 mv2 massesenter, 2

der vi har brukt at v massesenter = ωr for rein rulling Den potensielle energien var mgh Bevaring av energien gjev då Dette gjev mgh = 7 0 mv2 massesenter v massesenter = 0 7 gh Oppgåve 2 a) Arbeidet på gassen er dw = PdV Arbeidet for delprosessen 2 er difor V2 W 2 = P dv, V der V er volumet i tilstand og V 2 er volumet i tilstand 2 For ein adibat har vi PV γ = K Dette gjev W 2 V2 = K V γ dv V K [ = V γ 2 V γ ] γ γ [ (V2 ) KV γ = ] γ V Vi har i tillegg K = PV γ = RTV γ der vi har brukt ideell gasslov PV = RT Dette gjev W 2 = RT [ (V2 ) γ ] γ Arbeidet for delprosessen 3 4 reknast ut heilt analogt og ein får W 34 = RT [ (V4 ) γ 3 ] γ Alternativt kan ein bruke at W = C V T for ein adiabat Dette gjev V V 3 W 2 = 3 2 R( T ) W 34 = 3 2 R( T 3 ) 3

Ved å bruke adiabatlikninga og γ = C P /C V uttrykka er like = 5/3 kan ein vise at desse For dei andre delprossessane er arbeidet lik null fordi volumet er konstant, altså er W 23 = 0, W 4 = 0 b) For ein adiabat er varme tilført per definisjon lik null Altså har vi For ein isokor har vi Q 2 = 0, Q 34 = 0 dq = C V dt, der dq er tilførd varme og dt er endringa i temperaturen Dette gjev Tilsvarande får vi c) Vi har Q 23 = Q 4 = T3 C V dt = 3 2 R(T 3 ) T C V dt = 3 2 R(T ) Sidan dq = 0 for adiabatane får ein ds = dq rev T S 2 = 0, S 34 = 0 For isokorane får vi S 23 = T3 C V dt T = 3 2 R ln T 3 4

og S 4 = T C V dt T = 3 2 R ln T Summen av desse er S gass = 3 2 R ln T T 3 Ved å bruke ideell gasslov kan adiabatlikninga skrivast som TV γ = K Dette gjev Ein får da T = T 3 = ( ) γ V2, V ( ) γ V4 V 3 S gass = 3 2 R(γ ) ln V 2V 4 V V 3 = 0, der vi har brukt V = V 4 og V 2 = V 3 Entropien S er ein tilstandsfunksjon og etter ein syklus er tilstanden til gassen den same Ergo er entropien den same og S gass = 0 er ein konsekvens av dette Oppgåve 3 a) R 2 og R 3 er kopla parallelt, slik at den effektive motstanden R eff er gjeven ved R eff = 2 R 2 + 2 R 3, = 4 R Dette gjev R eff = 4 R Denne er kopla i serie med motstanden R = 3 4 R Difor blir den totale effektive motstanden for kretsen R tot = R eff + R = R 5

Straumen I blir da I = V R Spenningsfallet over R er difor V = I R Spenningsfallet over R 2 og R 3 er difor = 3 4 V Sidan R 2 = R 3 får vi I 2 = I 3 : V 2 = V 3 = 4 V I 2 = I 3 = V 2 R b) Spenninga over motstanden er V = IR, der I = dq/dt Spenninga over kondensatoren er V = Q/C Summen av spenningane i kretsen er lik null Altså er Løysinga til differensiallikninga er dq dt R + Q C = 0 Q(t) = Ke t/rc, der K er ein konstant Sidan Q(t = 0) = K, får ein Q(t) = Q 0 e t/rc c) Energien som er lagra i kondensatoren blir omgjort til varme i motstanden Oppgåve 4 a) Lorentzkrafta er F = q v B 6

Krafta er i dette tilfellet F = qvb Sidan akselerasjonen for sirkelbane med konstant banefart er a = v 2 /R gjev Newtons andre lov Dette gjev qvb = mv2 R R = mv qb b) k er Coulombs konstant, q er den elektriske ladninga, r er avstanden frå ladninga til feltpunktet e r er ein einingsvektor i radiell retning c) Det elektriske feltet er E(r) = kq r 2 e r Vi kan velje ei kuleflate med radius r som Gaussflate Då er normalvektoren til flata lik e r Gauss lov gjev Φ = E nds = kq r 2dS = 4πkq, der vi har brukt at arealet av kula er A = 4πr 2 d) Ein isoterm prosess er ein prosess der temperaturen er konstant e) Dersom vi tilfører ei varmekraftmaskin varmemengda Q og maskina gjer eit arbeid W, er effektiviteten e = W Q 7