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

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

a) Vis at startvolumet er V 0 = 1, 04m 3 Gassen presses deretter sammen til et volum på V 1 = 0, 80m 3 mens temperaturen i gassen holdes konstant.

EKSAMENSOPPGAVE. Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator med tomt dataminne

EKSAMENSOPPGAVE. Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator med tomt dataminne

Midtveis hjemmeeksamen. Fys Brukerkurs i fysikk Høsten 2018

EKSAMENSOPPGAVE. Aud. Max Administrasjonsbygget Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator

EKSAMENSOPPGAVE. Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator

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.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 1. Svaralternativer. Oppgave 2. Svaralternativer

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

UNIVERSITETET I OSLO

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

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

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

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

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

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

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

Løsningsforslag til eksamen i FYS1001, 15/6 2018

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

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

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS120 VÅR 2017

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

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave TFOR0102 FYSIKK. Bokmål. 15. mai 2018 kl

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

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

Eksamensoppgave i TFY4104 Fysikk

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

Keplers lover. Statikk og likevekt

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

EKSAMENSOPPGAVE. MNF-6002 Videreutdanning i naturfag for lærere, Naturfag trinn 2. Kalkulator Rom Stoff Tid: Fysikktabeller (utskrift)

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2009

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

Bachelor i idrettsvitenskap med spesialisering i idrettsbiologi 2014/2016. Utsatt individuell skriftlig eksamen. IBI 240- Basal biomekanikk

Løsningsforslag til eksamen i REA Fysikk,

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

EKSAMEN I TFY4145 OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

Obligatorisk oppgave i fysikk våren 2002

Newtons lover i én dimensjon (2)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Rotasjon: Translasjon: F = m dv/dt = m a. τ = I dω/dt = I α. τ = 0 => L = konstant (N1-rot) stivt legeme om sym.akse: ω = konst

Kap Rotasjon av stive legemer

UNIVERSITETET I OSLO

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

Eksamensoppgave. FYSIKK Bokmål. 2. juni 2017 kl

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

TFY4106 Fysikk Lsningsforslag til Eksamen 2. juni 2018

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

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

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

Transkript:

EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Onsdag 26.feb 2014 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Aud max. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne Rottmann: Matematisk Formelsamling Oppgavesettet er på 10 sider inklusiv forside. Alle deloppgavene teller like mye. Kontaktperson under eksamen: Kjell Øystein Netland Telefon: 776 45189 / 47622918

Side 2 av 10 Oppgave 1 a) Et eple med masse m ligger i ro på et bord. i. Lag et frilegemenediagram som viser kreftene som virker på eplet. ii. Angi et utrykk for størrelsen på disse kreftene. iii. Bruk newtons 3.lov til å angi hva som er motkrafta til gravitasjonskrafta som virker på eplet. b) Vi fjerner bordet og eplet faller rett ned mot bakken. Hvilket utsagn er riktig? Begrunn svaret. A. Gravitasjonskrafta gjør et positivt arbeid på eplet og eplets gravitasjonelle potensielle energi øker. B. Gravitasjonskrafta gjør et positivt arbeid på eplet og eplets gravitasjonelle potensielle energi minker. C. Gravitasjonskrafta gjør et negativt arbeid på eplet og eplets gravitasjonelle potensielle energi øker. D. Gravitasjonskrafta gjør et negativt arbeid på eplet og eplets gravitasjonelle potensielle energi minker.

Side 3 av 10 Oppgave 2 En liten ball blir kastet ut fra et vindu i et hus. Ballen kastes ut fra en høyde h = 5,0m over bakken og ballen har en utgangshastighet v 0 som danner en vinkel på 30 grader mot horisontalen (se figur 1). v 0 = 10,0 m/s. Vi ser bort i fra luftmotstand i hele oppgaven og ballen roterer ikke. Figur 1 a) Bestem hastigheten og akselerasjonen i både horisontal og vertikal retning når ballen er i sitt høyeste punkt over bakken (toppunktet til bana - punkt P). Regn ut denne maksimale høyden ballen oppnår over bakken. b) Regn ut tiden det tar før ballen treffer bakken (den totale tiden i luften). Vi kaster en ball med en utgangshastighet v 0 oppover mot en bakke som danner en vinkel α = 30 mot horisontalen. v 0 = 10,0 m/s. Ballen kastes nå med en vinkel θ = 15 mot bakken (figur 2). Figur 2 c) Regn ut tiden det tar før ballen treffer bakken.

Side 4 av 10 For å bestemme hastigheten til kule som forlater et gevær, skytes en kule horisontalt på en treklosse som er festet til en fjær. Kulen du skyter har masse m og massen til treklossen er M. Når kulen treffer klossen, vil klossen med kule begynne å svinge fram og tilbake med en amplitude på A. Fjæren som er festet i klossen har en fjærkonstant på k. Støtet er fullstendig uelastisk og vi ser bort i fra friksjon. Se figur 3. Figur 3 d) Vis at hastigheten til kulen før den treffer klossen er gitt ved: Oppgave 3 v 0 = A k(m + M) m a) Gjør kort rede for symbolene i følgende formel i termodynamikken og hvordan formelen brukes: U = Q W b) En ideel gass gjennomgår en syklisk prosess via tilstandene a b c d a via veiene 1, 2, 3 og 4 som vist på figur 4. Finn et uttrykk for arbeidet som blir utført av gassen i denne prosessen, uttrykt ved P 1, P 2, V 1 og V 2. Figur 4

Side 5 av 10 c) En varmluftsballong får oppdriftskraften sin ved å varme opp luften inni ballongen, slik at den har lavere tetthet enn lufta utenfor. Volumet til ballongen er 1800m 3 og ballongen må løfte 2700N (den estimerte vekten av utstyr og passasjerer). Anta at lufta utenfor ballongen har en temperatur på 0 C og at luft er en ideell gass. Tettheten til luft ved 0 C er ρ = 1,29kg/m 3. Hvilken temperatur må lufta inni ballongen ha for å kunne løfte ballongen? Oppgave 4 Vi har to punktladninger q 1 og q 2 som har en fast plassering i planet gitt av figur 5. q 1 har positiv ladning +2q og ligger i punkt 1.q 2 har negativ ladning q og ligger i punkt 2. Avstanden mellom ladningene er a. Figur 5 a) Det virker en kraft mellom ladning 1 og 2. Regn ut størrelsen på denne elektriske kraften og avgjør i hvilken retning den virker på de ulike ladningene. Svaret skal uttrykkes ved konstanten k = 1 4πε 0, ladninga q og avstanden a Punkt S ligger på normalen til midtpunktet mellom ladning 1 og 2 og har avstanden a til både ladning 1 og ladning 2. b) Regn ut størrelsen og retninga på det elektriske feltet i punktet S. Størrelsen på feltet skal uttrykkes ved konstanten k = 1, ladninga q og avstanden a. 4πε 0 c) Hvor på linja mellom ladning 1 og ladning 2 er det elektriske potensialet lik null?

Side 6 av 10 Oppgave 5 Vi har en jojo som består av tre sirkulære skiver som har en felles akse gjennom sentrum. Skivene sitter fast i hverandre. Den ene skiva har radius R 1 = 0,04m og masse M 1 = 0,02kg mens hver av de to andre har radius R 2 = 0,06m og masse M 2 = 0,04kg. Begge massene er homogent fordelt. Se figur 6. Tråden er snurret rundt den midterste skiva. Du holder i enden tråden og slipper jojoen. Finn akselerasjonen til jojoens massesenter uttrykt ved tyngdens akselerasjon g. Figur 6 Hint: Treghetsmomentet til en skive (der massen er homogent fordelt) om en akse gjennom skivas sentrum er gitt ved: I = 1 2 MR2

Mekanikk Formelsamling FYS 0100 v x = v 0x + a x t (2.8) x = x 0 + v 0x t + 1 2 a xt 2 (2.12) v 2 x = v 2 0x + 2a x (x x 0 ) (2.13) x x 0 = ( v 0x + v x )t (2.14) 2 v av = x 2 x 1 t 2 t 1 a av = v 2 v 1 t 2 t 1 = x t = v t (3.2) (3.8) a rad = v2 (uniform sirkul r bevegelse) R (3.28) v P/A = v P/B + v B/A (3.36) F = m a (4.7) F AB = F BA (4.11) f k = µ k F n (5.5) f s µ s F n (5.6) F g = G m 1m 2 r 2 (13.1) W = F s cos φ (6.2) W = F s (6.3) K = 1 2 mv2 (6.5) J = P2 P 1 F dt (8.7) P = p 1 + p 2 +... + p n (8.14) i m i r i r cm = m 1 r 1 + m 2 r 2 +... m 1 + m 2 +... = i m i (8.29) α z = dω z = d2 θ z dt dt 2 (9.6) ω z = ω 0z + α z t (9.7) θ z θ 0z = 1 2 (ω 0z + ω z )t (9.10) θ z = θ 0z + ω 0z t + 1 2 α zt 2 (9.11) ω 2 z ω 2 0z = 2α z (θ θ 0 ) (9.12) v = rω (9.13) α tan = dv dt = d(rω) = rα dt (9.14) α rad = ω 2 r (9.15) I = m 1 r 2 1 + m 2 r 2 2 +... = i mr 2 i (9.16) K = 1 2 Iω2 (9.17) I p = I cm + Md 2 (9.19) τ = rf sin θ (10.2) τ = r F (10.3) τz = Iα z (10.7) W tot = K 2 K 1 (6.6) P av = W t (6.15) U grav = mgy (7.2) U el = 1 2 kx2 (7.9) K 1 + U 1 + W other = K 2 + U 2 (7.14) p = m v (8.2) J = F t (8.5) K = 1 2 Mv2 cm + 1 2 I cmω 2 (10.8) v cm = Rω (Rulling uten gliding) (10.11) W = θ2 θ 1 τ z dθ (10.20) L = r p = r m v (10.24) τ = d L dt L = I ω (10.28) (10.29) 1

f = 1 T f = ω 2π = 1 2π f = ω 2π = 1 2π (14.1) ω = 2πf (14.2) F x = kx (14.3) k (14.11) m g (14.33) L E = 1 2 mv2 x + 1 2 kx2 (14.21) Fluidmekanikk ρ = m V p = df da (12.1) (12.2) p = p 0 + ρgh (12.6) A 1 v 1 = A 2 v 2 (12.10) p 1 + ρgy 1 + 1 2 ρv2 1 = p 2 + ρgy 2 + 1 2 ρv2 2 (12.17) Termodynamikk L = αl 0 T (17.6) V = βv 0 T (17.8) Q = mc T (17.13) H = dq dt = kat H T C L (17.21) H = AɛσT 4 (17.25) m total = nm (18.2) pv = nrt pv = NkT (18.3) K tr = 3 nrt (18.14) 2 1 2 m(v2 ) av = 3 kt (18.14) 2 v rms = 3kT (v 2 ) av = m (18.19) V2 W = pdv (19.2) V 1 W = p(v 2 V 1 ) (p = konstant) (19.3) U = Q W (19.4) ɛ = W Q H = 1 Q C Q H (20.4) K = Q C W (20.9) ɛ carnot = 1 T C T H (20.14) T C K Carnot = (20.15) T H T C 2 dq S = (20.19) 1 T Elektromagnetisme F = 1 4πɛ 0 q 1 q 2 r 2 (21.2) F E = 0 q 0 (21.3) E = 1 q ˆr 4πɛ 0 r2 (21.7) U = q 0 4πɛ 0 i q i r i (23.10) V = U q 0 (23.12) U = qv ab = q(v a V b ) (23.13) V = 1 q i (23.15) 4πɛ 0 r i V a V b = i b a E d l (23.17) Dersom E l og E=konstant: V a V b = Ed (23.17a) I = dq dt = n q v da (25.2) ρ(t ) = ρ 0 [1 + α(t T 0 )] (25.6) R = ρl A (25.10) 2

Tabell 1: Prekser Symbol Navn Verdi p piko 10 12 n nano 10 9 µ mikro 10 6 m milli 10 3 k kilo 10 3 M mega 10 6 G giga 10 9 T terra 10 12 Tabell 2: Konstanter Atommasseenhen u = 1, 66 10 27 kg Avogadrokonstanten N A = 6, 02 10 23 mol 1 Boltzmannkonstanten k = 1, 38 10 23 J/K Element rladningen e = 1, 602 10 19 C Elektronvolt 1eV = 1, 602 10 19 J Elektronmassen m e = 9, 11 10 31 kg Protonmassen m p = 1, 67 10 27 kg Gravitasjonskonstanten G = 6, 67 10 11 Nm 2 /kg 2 Lyshastigheten i vakuum c = 2, 998 10 8 m/s Molar gasskonstant R = 8, 31J/(Kmol) Planckkonstanten h = 6, 63 10 34 Js Permitiviten i vakuum ɛ 0 = 8, 85 10 12 C 2 /Nm 2 1 4πɛ 0 = k = 8, 988 10 9 Nm 2 /C 2 Permeabiliteten i vakuum µ 0 = 4π 10 7 Wb/Am Normalt lufttrykk p 0 = 1, 013 10 5 Pa = 1atm Stefan-Boltzmannkonstanten σ = 5, 67 10 8 W/m 2 K 4 V = IR (25.11) P = V ab I = I 2 R = V ab 2 R (25.18) F = q v B (27.2) φ B = B da (27.6) F = I l B (27.19) E = φ B dt (29.3) Moderne fysikk λ = h p = h mv (39.1) E = hf (39.2) I = σt 4 (39.19) λ m T = 2, 9 10 3 mk (39.21) I(λ) = 2πhc 2 λ 5 (exp hc/λkt 1) (39.24) 3

Tabell 3: Sammenheng translasjon og rotasjon Translasjon Rotasjon Sammenheng x θ x = rθ v x ω z v x = rω z a x α z a x = rα z F τ τ = r F m I I = i=1 m i r 2 i K = 1 2 mv2 K = 1 2 Iω2 W = F s W = τ θ W = F d s W = τdθ W tot = K 2 K 1 W tot = K 2 K 1 p = m v F = m a L = I ω τ = I α L = r p F = d p dt Dersom F = 0 p =konstant τ = dl dt Dersom τ = 0 L =konstant 4