Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

Like dokumenter
EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 kl

Onsdag isolator => I=0

Løsningsforslag til øving 4

EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 kl

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

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

Løsningsforslag til øving 5

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

og P (P) 60 = V 2 R 60

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

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

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

TFY4160 Bølgefysikk/FY1002 Generell Fysikk II 1. Løsning Øving 2. m d2 x. k = mω0 2 = m. k = dt 2 + bdx + kx = 0 (7)

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 12. august 2011 kl

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Våren Løsningsforslag til øving 8.

Løsningsforslag til øving 8

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

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl

Onsdag og fredag

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET, INSTITUTT FOR FYSIKK. Utarbeidet av: Jon Andreas Støvneng

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Løsningsforslag til øving 4

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Mandag F d = b v. 0 x (likevekt)

EKSAMEN I TFY4145 OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

Øving 2. a) I forelesningene har vi sett at det mekaniske svingesystemet i figur A ovenfor, med F(t) = F 0 cosωt, oppfyller bevegelsesligningen

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

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

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

LF - anbefalte oppgaver fra kapittel 2

5) Tyngdens komponent langs skråplanet, mg sin β, lik maksimal statisk friksjonskraft, f max = µ s N =

TFY4109 Fysikk Eksamen 9. august Løsningsforslag

EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 3. desember 2004 Tid: kl

I C Q R. Øving 11. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektromagnetisme

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

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

Oppsummering om kretser med R, L og C FYS1120

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Løsningsforslag til øving 6

Løsningsforslag eksamen TFY desember 2010.

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

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

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s kap. 16, s

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

FYSIKK-OLYMPIADEN

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

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

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Mandag 29. juli kl

Andreas. har 8 sider

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

Løsningsforslag eksamen inf 1410 våren 2009

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

Oppgave 3 -Motstand, kondensator og spole

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

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

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.

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 3. desember 2004 Tid: kl

FYS1120 Elektromagnetisme, vekesoppgåvesett 9 Løsningsforslag

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Løsningsskisse EKSAMEN i FYSIKK, 30. mai 2006

TFY4104 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

Løsningsforslag til øving 2

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 17/8 2017

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

Théveninmotstanden finnes ved å måle kortslutningsstrømmen (se figuren under).

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 3. 1 Teorispørsmål. (20 poeng)

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle spørsmål på oppgavene skal besvares, og alle spørsmål teller likt til eksamen.

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

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

Øving 4. a) Verifiser at en transversal bølge som forplanter seg langs x-aksen med utsving D med komponentene

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 Oppgave 1. a) Vi velger her, og i resten av oppgaven, positiv retning oppover. Dermed gir energibevaring m 1 gh = 1 2 m 1v 2 0 v 0 = 2gh. Rett etter støtet har m 1 hastighet v 1 = v 0 = 2gh. Motsatt valg av positiv retning, eller å bare oppgi absoluttverdien til hastighetene, vil også gi full uttelling på denne oppgaven. b) Endringen i bevegelsesmengde for m 1 er p 1 = 2m 1 v 0. Bevaring av bevegelsesmengde er ivaretatt ved at bakken tar opp en endring p bakke = 2m 1 v 0. (Massen til bakken regnes som uendelig stor, noe som medfører at hastigheten til bakken er null både før og etter støtet.) c) I støtet mellom de to ballene bruker vi bevaring av både bevegelsesmengde og energi. Vi velger fortsatt positiv retning oppover, og angir hastigheter som vist i figuren under. m 2 v 2 m 2 v 2 = v m 1 v 1 m 1 v 1 v 1 er som funnet i a) lik v 1 = v 0 = 2gh. v 2 er like stor men motsatt rettet, altså v 2 = v 1 = v 0 = 2gh, siden ballene har falt like langt. v 2 = v og v 1 er ukjente. Merk at vi har tegnet v 1 med retning nedover, men hvilken vei den går vil egentlig være avhengig av de to massene. Bevaring av bevegelsesmengde: m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 + m 2 v 2 m 1 v 1 m 2 v 1 = m 1 v 1 + m 2 v. (1) Energibevaring: 1 2 m 1v1 2 + 1 2 m 2v2 2 = 1 2 m 1v 1 2 + 1 2 m 2v 2 2 m 1 v1 2 + m 2 v1 2 = m 1 v 1 2 + m 2 v 2. (2)

Vi flytter om litt: (1) m 1 (v 1 v 1) = m 2 (v + v 1 ) Ved å dele den siste ligningen på den første får vi (2) m 1 (v 2 1 v 2 1 ) = m 2 (v 2 v 2 1) m 1 (v 1 v 1)(v 1 + v 1) = m 2 (v v 1 )(v + v 1 ). Dette setter vi inn i den opprinnelige ligning (1): Så konstanten N er altså lik N = 3. v 1 + v 1 = v v 1 v 1 = v 2v 1. m 1 v 1 m 2 v 1 = m 1 (v 2v 1 ) + m 2 v (m 1 m 2 )v 1 = ( )v 2m 1 v 1 d) Vi bruker energibevaring som i oppgave a). v = 3m 1 m 2 v 1 = 3m 1 m 2 v 0. m 2 gy = 1 2 m 2v 2 y = 1 2g Når m 1 m 2 får vi y (3m 1 /m 1 ) 2 h = 9h. ( 3m1 m 2 ( ) 2 3m1 m 2 = h. ) 2 v 0 2 }{{} =2gh

Oppgave 2. a) Bølgetallet: v = ω k = F mg µ = µ, ω = 2πf k = ω v = 2πf µ mg. Bølgelengden: λ T = λf = v = λ = 1 mg f µ. F µ b) y(x,t) = y 0 sin(kx ωt) + y 0 sin(kx + ωt) = y 0 {sin kx cos ωt cos kx sin ωt + sinkx cos ωt + cos kx sin ωt} = 2y 0 sin kx cos ωt. Altså har vi A(x) = 2y 0 sin kx. c) Vi skal ha y(0,t) = 0 og y(l,t) = 0 for alle tider t. y(0,t) = 0 A(0) = 2y 0 sin 0 = 0 y(l,t) = 0 A(L) = 2y 0 sin kl = 0 kl = nπ. Altså, k n = nπ/l med n = 1, 2, 3,... Ok. Alternativ løsning: Ved å innse at vi kan bruke formelen L = nλ n /2 fra formellisten, og at λ = 2π/k får vi L = n 1 2 2π k n k n = nπ L. d) Fra formellisten har vi at f n = nv/2l, som ved å sette inn for v gir f n = n mg 2L µ m = 4L2 µ n 2 f2 n g. Grunntonen fås ved å sette n = 1. Dermed, m = 4 1 2 440 2 0.5 10 3 /9.81 kg = 39.5 kg.

Oppgave 3. a) p T 3 Q H T 2 T 4 Q C V T 1 rv V Se også figur 20.6 i Young and Freedman. (Det ble ikke bedt om å tegne inn Q H og Q C eller temperaturene, så man blir ikke trukket noe på å ikke ha de med.) b) Fra definisjonen på molar varmekapasitet får vi når vi ser på de to isokorene Dermed, Q H = nc V (T 3 T 2 ) Q C = nc V (T 1 T 4 ). Q C Q H = T 1 T 4 T 3 T 2 c) Bruker at steg 1 og 3 er adiabater. For steg 1: Og for steg 3: e = 1 + Q C Q H = 1 + T 1 T 4 T 3 T 2. T 1 (rv ) γ 1 = T 2 V γ 1 T 2 = T 1 r γ 1. T 3 V γ 1 = T 4 (rv ) γ 1 T 3 = T 4 r γ 1.

Dermed, e = 1 + T 1 T 4 T 4 r γ 1 T 1 r γ 1 = 1 + T 1 T 4 (T 4 T 1 )r γ 1 = 1 1 r γ 1. Denne syklusen er den såkalte Otto-syklusen, og vi kan kjenne igjen uttrykket for effektiviteten fra formellisten. d) Ingen varmemaskin kan være mer effektiv enn Carnot-maskinen, og vi har derfor e e Carnot 1 1 r 1 T C γ 1 T H r γ 1 T H r T C ( TH T C ) 1 γ 1.

Oppgave 4. a) Før t = 0 har vi stasjonære forhold i kretsen, med spenningsfall V R = V 0 over motstanden og V C = V 0 over kondensatoren. Det går ingen likestrøm gjennom en kondensator, så I C = 0. Dermed må vi ha I R = I 0 = V 0 /R. Fra definisjonen av kapasitans C har vi Q 0 = V 0 C. b) Ved t = 0 brytes kretsen i A, og vi står igjen med en krets med R og C. La oss bruke Kirchhoffs spenningsregel og gå (for eksempel) med klokka rundt kretsen og summere spenningsfall med riktig fortegn. Spenningsfallet over motstanden er da RI R = R( dq/dt) = +RdQ/dt, i følge Ohms lov. Spenningsfallet over kondensatoren er Q/C. Summen av disse to spenningsfallene må i følge Kirchhoffs spenningsregel være lik null: +R dq dt + Q C = 0. Innsetting av den oppgitte formen på løsningen, Q(t) = Q 0 e t/τ, gir nå ligningen ( R τ + 1 ) Q 0 e t/τ = 0, C som viser at den oppgitte Q(t) er en løsning når τ = RC. c) Fra og med t = 0 er kondensatorladningen Q(t) = Q 0 exp( t/rc), med Q 0 = V 0 C. Voltmeteret måler spenningen over kondensatoren, og blir V (t) = Q(t) C = V 0e t/rc. Dette uttrykket vil gjelde fram til t = T. Da stopper strømmen, dvs Q endrer seg ikke lenger, og voltmeteret viser den konstante spenningen Skisse av kondensatorspenningen V (t): V (t > T) = V 0 e T/RC. V(t) V 0 V 0 exp( T/RC) T T 2T t d) I løpet av tiden T har prosjektilet tilbakelagt en distanse d, slik at hastigheten er v = d/t Vi løser ut for T i uttrykket for V (t > T) og setter inn tallverdier: V 0 T = RC ln V (t > T) = 1000 10 5 ln 12.00 6.16 = 6.668 10 3 s Prosjektilets hastighet blir v = d/t = 5.0/(6.668 10 3 ) = 750 m/s.