FYS-MEK1110 Oblig Ingrid Marie Bergh Bakke, Heine H. Ness og Sindre Rannem Bilden

Like dokumenter
FYS-MEK1110 Oblig 2 [Type text] [Type text]

FYSMEK1110 Oblig 5 Midtveis Hjemmeeksamen Sindre Rannem Bilden

ProFag Realfaglig programmering

a) Ved numerisk metode er det løst en differensiallikning av et objekt som faller mot jorden. Da, kan vi vi finne en tilnærming av akselerasjonen.

Fysikkmotorer. Andreas Nakkerud. 9. mars Åpen Sone for Eksperimentell Informatikk

Obligatorisk oppgave MAT-INF Lars Kristian Henriksen UiO

UNIVERSITETET I OSLO

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Del 2. Numeriske metoder

Øvingsforelesning i Python (TDT4110)

Kinematikk i to og tre dimensjoner

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

Fra UiO sine websider (med tentativt antall poeng):

INF1000 Eksamen 2014 (modifisert)

Newtons lover i én dimensjon (2)

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2008

IN1000 Obligatorisk innlevering 7

KJM2600-Laboratorieoppgave 5

MAT Oblig 1. Halvard Sutterud. 22. september 2016

Oblig 6 i Fys-Mek1110

UNIVERSITETET I OSLO

Newtons lover i én dimensjon

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

TDT4110 IT Grunnkurs Høst 2016

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.

Newtons lover i én dimensjon

Newtons lover i én dimensjon

Oppgaver og fasit til seksjon

Løsningsforslag. Eksamen i Fys-mek1110 våren 2011

I dag skal vi ved hjelp av ganske enkel Python-kode finne ut om det er mulig å tjene penger på å selge og kjøpe en aksje.

Oppgave 1.1 (1 poeng) Oppgave 1.2 (2 poeng) Oppgave 1.3 (2 poeng) 1.1

Eksamensoppgaver 2014

AKTIVITET. Baneberegninger modellraketter. Elevaktivitet. Utviklet av trinn

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

Newtons lover i én dimensjon (2)

AKTIVITET. Baneberegninger modellraketter. Elevaktivitet. Utviklet av trinn

Løsningsforslag, Øving 10 MA0001 Brukerkurs i Matematikk A

INF1000 Eksamen 2014 (modifisert)

Skilpaddefraktaler Erfaren Python PDF

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Repetisjon Novice Videregående Python PDF

Repetisjonsoppgaver kapittel 3 - løsningsforslag

Informasjon Eksamen i IN1000 og IN1001 høsten a) 1 poeng. 1b) 1 poeng. Tid. Oppgavene. Tillatte hjelpemidler. 30. november kl. 14.

Innhold uke 8. Objekter: Bruk og intern organisering. Beskjeder: Oblig 1 6. Beskjeder: Oblig 7 (og 8)

Løsning, gruppeoppgave om corioliskraft og karusell, oppgave 7 uke 15 i FYS-MEK/F 1110 våren 2005

Del 1. 3) Øker eller minker den momentane veksthastigheten når x = 1? ( )

FYS1120 Elektromagnetisme, Oppgavesett 4

TMA4320 Python Tutorial

I denne oppgaven skal vi repetere litt Python-syntaks, det er en god blanding av alle tingene du har lært i Python til nå.

Kap 2: Løkker og lister

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

Newtons lover i én dimensjon (2)

Eksempelsett R2, 2008

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Programmering Høst 2017

Fy1 - Prøve i kapittel 5: Bevegelse

IN1010. Fra Python til Java. En introduksjon til programmeringsspråkenes verden Dag Langmyhr

Skilpaddetekst. Steg 1: Tekst på flere linjer. Sjekkliste. Introduksjon

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

IN1000 Repetisjonskurs: IO og listeoperasjoner (+ string)

Newtons lover i to og tre dimensjoner

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 1.

Steg 1: Husker du skilpadden?

Steg 1: Tekst på flere linjer

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 6

Løsningsforslag Kontinuasjonseksamen i TDT4110 Informasjonsteknologi - grunnkurs


Anta at følgende programsetninger utføres. Hva skrives ut på skjermen? Hva skrives ut her (skriv nøyaktig de karakterene som printes, og bare de)?

TFY4115: Løsningsforslag til oppgaver gitt

UNIVERSITETET I OSLO

Høgskolen i Agder Avdeling for EKSAMEN

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Kan vi forutse en pendels bevegelse, før vi har satt den i sving?

FYS1120: Oblig 2 Syklotron

r+r TFY4104 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

TDT4110 IT Grunnkurs Høst 2017

IN Seminaroppgaver til uke 11

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

Informasjon Prøveeksamen i IN1000 høsten 2018

Innhold uke 9. Objektorientert programmering i Python. Om ukens pensum. Referanser og objekter Tema: Mer komplekse strukturer

SCE1106 Control Theory

UNIVERSITETET I OSLO

Prøve i R2. Innhold. Differensiallikninger. 29. november Oppgave Løsning a) b) c)...

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

FYSMEK1110 Eksamensverksted 23. Mai :15-18:00 Oppgave 1 (maks. 45 minutt)

Fra harmoni til kaos

Hangman. Steg 1: Velg et ord. Steg 2: Gjett en bokstav. Sjekkliste. Sjekkliste. Introduksjon

MAT1110. Obligatorisk oppgave 1 av 2

Løysingsforslag for oppgåvene veke 17.

UNIVERSITETET I OSLO

Steg 1: Regneoperasjoner på en klokke

MatteKverna. Figur 1: Tynn klient vs tykk klient

Forkurs INF1010. Dag 2. Andreas Færøvig Olsen Tuva Kristine Thoresen

UNIVERSITETET I OSLO

Objektorientert programmering i Python

Transkript:

a) Figur 1 b) F = m a a = F m a(t) = 5 m/s 2 400 N = = 5 80 kg m/s2 a(t)dt = v(t) = 5t + v 0 v(t) = 5t + v 0 v(t)dt = x(t) = 1 2 5t2 + v 0 t + x 0 Antar at løperen starter i punktet null med hastigheten null meter i sekundet. Dette gir oss: x(t) = 1 2 5t2 c) x(t) = 100 = 1 2 5t2 t 2 = 2 100 5 t = 40 6.3s d) F = F + D = m a m a = F 1 2 ρc D A (v w) 2 I dette spesifikke tilfellet vil utrykket se slik ut: a = F 1 2 ρc D A (v w) 2 m a = 400 1 2 ρc D A v 2 80

e) Programmet ble skrevet i Python. from pylab import * # PARAMETERS d0 = 0 #m m = 80 #kg d_end = 100 #m v0 = 0 #m/s # AIR RESISTANCE rho = 1.293 #kg/m^3 A = 0.45 #m^2 Cd = 1.2 w = 0 #m/s # TIME t0 = 0 #s (Start) dt = 0.05 #s (Step) # FORCES F = 400 #N def AirRes(v,w): D = -0.5*rho*Cd*A*((v-w)**2) return D # EULERS METHOD def Eul(x,z): # z is x' E = x + z*dt return E def Acc(F,D): acc = (F+D)/m return acc # LISTING t = [t0] x = [d0] v = [v0] a = [Acc(F,AirRes(v[0],w))] #------------------------------------------------------- i = 0 while x[i] < d_end: t.append(t[i]+dt) a.append(acc(f,airres(v[i],w))) v.append(eul(v[i],a[i])) x.append(eul(x[i],v[i])) i += 1 print 't= %.2f a= %.4f v= %.4f x= %.4f' %(t[i],a[i],v[i],x[i]) t, "dt" i programmet, ble bestemt til 0.05s da dette var den høyeste nøyaktigheten uten tap av informasjon i terminalvinduet. Vi anså dette som en fin lengde også fordi det ga en sluttlengde på relativt nøyaktig 100 meter.

f) t= 0.05 a= 5.0000 v= 0.2500 x= 0.0000 t= 0.10 a= 4.9997 v= 0.5000 x= 0.0125 t= 0.15 a= 4.9989 v= 0.7500 x= 0.0375 t= 0.20 a= 4.9975 v= 0.9999 x= 0.0750 t= 0.25 a= 4.9956 v= 1.2498 x= 0.1250 t= 0.30 a= 4.9932 v= 1.4996 x= 0.1875 t= 0.35 a= 4.9902 v= 1.7493 x= 0.2625 t= 0.40 a= 4.9866 v= 1.9988 x= 0.3499 t= 0.45 a= 4.9826 v= 2.2481 x= 0.4499 t= 0.50 a= 4.9779 v= 2.4972 x= 0.5623 t= 0.55 a= 4.9728 v= 2.7461 x= 0.6871 t= 0.60 a= 4.9671 v= 2.9948 x= 0.8244 t= 0.65 a= 4.9609 v= 3.2431 x= 0.9742 t= 0.70 a= 4.9541 v= 3.4912 x= 1.1363 t= 0.75 a= 4.9468 v= 3.7389 x= 1.3109 t= 0.80 a= 4.9390 v= 3.9862 x= 1.4978 t= 0.85 a= 4.9307 v= 4.2331 x= 1.6971 t= 0.90 a= 4.9218 v= 4.4797 x= 1.9088 t= 0.95 a= 4.9124 v= 4.7258 x= 2.1328 t= 1.00 a= 4.9025 v= 4.9714 x= 2.3691 t= 1.05 a= 4.8921 v= 5.2165 x= 2.6176 t= 1.10 a= 4.8812 v= 5.4611 x= 2.8785 t= 1.15 a= 4.8699 v= 5.7052 x= 3.1515 t= 1.20 a= 4.8580 v= 5.9487 x= 3.4368 t= 1.25 a= 4.8456 v= 6.1916 x= 3.7342 t= 1.30 a= 4.8327 v= 6.4339 x= 4.0438 t= 1.35 a= 4.8194 v= 6.6755 x= 4.3655 t= 1.40 a= 4.8055 v= 6.9165 x= 4.6993 t= 1.45 a= 4.7912 v= 7.1567 x= 5.0451 t= 1.50 a= 4.7765 v= 7.3963 x= 5.4029 t= 1.55 a= 4.7613 v= 7.6351 x= 5.7727 t= 1.60 a= 4.7456 v= 7.8732 x= 6.1545 t= 1.65 a= 4.7295 v= 8.1105 x= 6.5482 t= 1.70 a= 4.7129 v= 8.3469 x= 6.9537 t= 1.75 a= 4.6960 v= 8.5826 x= 7.3710 t= 1.80 a= 4.6786 v= 8.8174 x= 7.8002 t= 1.85 a= 4.6607 v= 9.0513 x= 8.2410 t= 1.90 a= 4.6425 v= 9.2844 x= 8.6936 t= 1.95 a= 4.6238 v= 9.5165 x= 9.1578 t= 2.00 a= 4.6048 v= 9.7477 x= 9.6336 t= 2.05 a= 4.5854 v= 9.9779 x= 10.1210 t= 2.10 a= 4.5655 v= 10.2072 x= 10.6199 t= 2.15 a= 4.5453 v= 10.4355 x= 11.1303 t= 2.20 a= 4.5248 v= 10.6627 x= 11.6520 t= 2.25 a= 4.5039 v= 10.8890 x= 12.1852 t= 2.30 a= 4.4826 v= 11.1142 x= 12.7296 t= 2.35 a= 4.4610 v= 11.3383 x= 13.2853 t= 2.40 a= 4.4390 v= 11.5613 x= 13.8523 t= 2.45 a= 4.4167 v= 11.7833 x= 14.4303 t= 2.50 a= 4.3941 v= 12.0041 x= 15.0195 t= 2.55 a= 4.3712 v= 12.2238 x= 15.6197 t= 2.60 a= 4.3479 v= 12.4424 x= 16.2309 t= 2.65 a= 4.3244 v= 12.6598 x= 16.8530 t= 2.70 a= 4.3006 v= 12.8760 x= 17.4860 t= 2.75 a= 4.2765 v= 13.0910 x= 18.1298 t= 2.80 a= 4.2521 v= 13.3049 x= 18.7843 t= 2.85 a= 4.2275 v= 13.5175 x= 19.4496 t= 2.90 a= 4.2026 v= 13.7288 x= 20.1255 t= 2.95 a= 4.1775 v= 13.9390 x= 20.8119 t= 3.00 a= 4.1521 v= 14.1478 x= 21.5088 t= 3.05 a= 4.1265 v= 14.3554 x= 22.2162 t= 3.10 a= 4.1007 v= 14.5618 x= 22.9340 t= 3.15 a= 4.0747 v= 14.7668 x= 23.6621 t= 3.20 a= 4.0484 v= 14.9705 x= 24.4004 t= 3.25 a= 4.0220 v= 15.1730 x= 25.1490 t= 3.30 a= 3.9954 v= 15.3741 x= 25.9076 t= 3.35 a= 3.9685 v= 15.5738 x= 26.6763 t= 3.40 a= 3.9416 v= 15.7723 x= 27.4550 t= 3.45 a= 3.9144 v= 15.9693 x= 28.2436 t= 3.50 a= 3.8871 v= 16.1651 x= 29.0421 t= 3.55 a= 3.8597 v= 16.3594 x= 29.8503 t= 3.60 a= 3.8321 v= 16.5524 x= 30.6683 t= 3.65 a= 3.8044 v= 16.7440 x= 31.4959 t= 3.70 a= 3.7765 v= 16.9342 x= 32.3331 t= 3.75 a= 3.7486 v= 17.1230 x= 33.1798 t= 3.80 a= 3.7205 v= 17.3105 x= 34.0360 t= 3.85 a= 3.6924 v= 17.4965 x= 34.9015 t= 3.90 a= 3.6641 v= 17.6811 x= 35.7763 t= 3.95 a= 3.6358 v= 17.8643 x= 36.6604 t= 4.00 a= 3.6073 v= 18.0461 x= 37.5536 t= 4.05 a= 3.5789 v= 18.2265 x= 38.4559 t= 4.10 a= 3.5503 v= 18.4054 x= 39.3672 t= 4.15 a= 3.5217 v= 18.5829 x= 40.2875 t= 4.20 a= 3.4930 v= 18.7590 x= 41.2167 t= 4.25 a= 3.4643 v= 18.9337 x= 42.1546 t= 4.30 a= 3.4356 v= 19.1069 x= 43.1013 t= 4.35 a= 3.4069 v= 19.2787 x= 44.0566 t= 4.40 a= 3.3781 v= 19.4490 x= 45.0206 t= 4.45 a= 3.3493 v= 19.6179 x= 45.9930 t= 4.50 a= 3.3205 v= 19.7854 x= 46.9739 t= 4.55 a= 3.2917 v= 19.9514 x= 47.9632 t= 4.60 a= 3.2629 v= 20.1160 x= 48.9608 t= 4.65 a= 3.2341 v= 20.2791 x= 49.9666 t= 4.70 a= 3.2054 v= 20.4408 x= 50.9805 t= 4.75 a= 3.1766 v= 20.6011 x= 52.0026 t= 4.80 a= 3.1479 v= 20.7600 x= 53.0326 t= 4.85 a= 3.1193 v= 20.9173 x= 54.0706 t= 4.90 a= 3.0906 v= 21.0733 x= 55.1165 t= 4.95 a= 3.0621 v= 21.2278 x= 56.1701 t= 5.00 a= 3.0335 v= 21.3809 x= 57.2315 t= 5.05 a= 3.0051 v= 21.5326 x= 58.3006 t= 5.10 a= 2.9767 v= 21.6829 x= 59.3772 t= 5.15 a= 2.9483 v= 21.8317 x= 60.4614 t= 5.20 a= 2.9201 v= 21.9791 x= 61.5529 t= 5.25 a= 2.8919 v= 22.1251 x= 62.6519 t= 5.30 a= 2.8638 v= 22.2697 x= 63.7582 t= 5.35 a= 2.8358 v= 22.4129 x= 64.8716 t= 5.40 a= 2.8079 v= 22.5547 x= 65.9923 t= 5.45 a= 2.7800 v= 22.6951 x= 67.1200 t= 5.50 a= 2.7523 v= 22.8341 x= 68.2548 t= 5.55 a= 2.7247 v= 22.9717 x= 69.3965 t= 5.60 a= 2.6972 v= 23.1080 x= 70.5451 t= 5.65 a= 2.6698 v= 23.2428 x= 71.7005 t= 5.70 a= 2.6425 v= 23.3763 x= 72.8626 t= 5.75 a= 2.6154 v= 23.5084 x= 74.0314 t= 5.80 a= 2.5883 v= 23.6392 x= 75.2068 t= 5.85 a= 2.5614 v= 23.7686 x= 76.3888 t= 5.90 a= 2.5346 v= 23.8967 x= 77.5772 t= 5.95 a= 2.5080 v= 24.0234 x= 78.7721 t= 6.00 a= 2.4815 v= 24.1488 x= 79.9732 t= 6.05 a= 2.4551 v= 24.2729 x= 81.1807 t= 6.10 a= 2.4289 v= 24.3956 x= 82.3943 t= 6.15 a= 2.4029 v= 24.5171 x= 83.6141 t= 6.20 a= 2.3769 v= 24.6372 x= 84.8400 t= 6.25 a= 2.3512 v= 24.7561 x= 86.0718 t= 6.30 a= 2.3255 v= 24.8736 x= 87.3096 t= 6.35 a= 2.3001 v= 24.9899 x= 88.5533 t= 6.40 a= 2.2748 v= 25.1049 x= 89.8028 t= 6.45 a= 2.2496 v= 25.2187 x= 91.0581 t= 6.50 a= 2.2247 v= 25.3311 x= 92.3190 t= 6.55 a= 2.1998 v= 25.4424 x= 93.5855 t= 6.60 a= 2.1752 v= 25.5524 x= 94.8577 t= 6.65 a= 2.1507 v= 25.6611 x= 96.1353 t= 6.70 a= 2.1264 v= 25.7687 x= 97.4183 t= 6.75 a= 2.1023 v= 25.8750 x= 98.7068 t= 6.80 a= 2.0783 v= 25.9801 x= 100.0005

g) Ved terminal hastighet så er akselerasjon, a, være lik null. a = F 1 2 ρc D A v 2 m 1 2 ρc DAv 2 = F v = 2F ρc D A = 800 = 18.28 m/s ρc D A h) Maximum hastighet er 15.5037 m/s from pylab import * # PARAMETERS d0 = 0 #m m = 80 #kg d_end = 100 #m v0 = 0 #m/s # AIR RESISTANCE rho = 1.293 #kg/m^3 A = 0.45 #m^2 Cd = 1.2 w = 0 #m/s # TIME t0 = 0 #s (Start) dt = 0.05 #s (Step) # FORCES F0 = 400 #N fv = 25.8 #sn/m def FD(v): FD = F0 - fv*v return FD # Oppgave (h) def AirRes(v,w): D = -0.5*rho*Cd*A*((v-w)**2) return D # EULERS METHOD def Eul(x,z): # z is x' E = x + z*dt return E def Acc(F,D): acc = (F+D)/m return acc # LISTING t = [t0] x = [d0] v = [v0] a = [Acc(FD(v[0]),0)] #------------------------------------------------------- i = 0 while round(a[i],4)!= 0: t.append(t[i]+dt) a.append(acc(fd(v[i]),0)) v.append(eul(v[i],a[i])) x.append(eul(x[i],v[i])) i += 1 print 't= %.2f a= %.4f v= %.4f x= %.4f' %(t[i],a[i],v[i],x[i]) Resultat: t= 34.90 a= 0.0000 v= 15.5037 x= 493.7869

i) from pylab import * # PARAMETERS d0 = 0 #m m = 80 #kg d_end = 100 #m v0 = 0 #m/s # AIR RESISTANCE rho = 1.293 #kg/m^3 A_tot = 0.45 #m^2 Cd = 1.2 w = 0 #m/s # TIME t0 = 0 #s (Start) dt = 0.05 #s (Step) tc = 0.67 #s # FORCES F0 = 400 #N fv = 25.8 #sn/m fc = 488 #N def FD(v,t): FD = F0 + fc*exp(-((t/tc)**2)) - fv*v return FD def AirRes(v,w,A): D = -0.5*rho*Cd*A*((v-w)**2) return D def Area(t): Area = A_tot - 0.25*A_tot*exp(-((t/tc)**2)) return Area # EULERS METHOD def Eul(x,z): # z is x' E = x + z*dt return E def Fnet(F,D): netto = F + D return netto def Acc(Ftot): acc = (Ftot)/m return acc # LISTING t = [t0] x = [d0] v = [v0] a = [Acc(Fnet(FD(v[0],t[0]),AirRes(v[0],w,Area(t[0]))))] #------------------------------------------------------- i = 0 while x[i] < d_end: t.append(t[i]+dt) a.append(acc(fnet(fd(v[i],t[i]),airres(v[i],w,area(t[i]))))) v.append(eul(v[i],a[i])) x.append(eul(x[i],v[i])) i += 1 print 't= %.2f a= %.4f v= %.4f x= %.4f' %(t[i],a[i],v[i],x[i]) subplot(3,1,1) plot(t,x,'g-') xlabel('time [s]') ylabel('distance [m]') subplot(3,1,2) plot(t,v,'r-') xlabel('time [s]') ylabel('velocity [m/s]') subplot(3,1,3) plot(t,a,'b-') xlabel('time [s]') ylabel('acceleration [m/s^2]') show()

Grafsett 1 j) Han løp 100 m på 9.20s... t= 9.10 a= 0.0656 v= 13.0134 x= 98.7431 t= 9.15 a= 0.0642 v= 13.0166 x= 99.3938 t= 9.20 a= 0.0628 v= 13.0198 x= 100.0446

k) Grafsett 2 I startfasen av løpet er de konstruktive kreftene, F og F C, høye imens de destruktive kreftene, F V og D, lave. Dette gir en høy akselerasjon. Utover i løpet minker F C drastisk, noe som senker akselerasjonen. Tilsvarende øker F V, som igjen senker akselerasjonen ytterligere. Luftmotstanden, D, er liten i forhold til de andre kreftene, men har allikevel en viss innvirkning på løpstiden. l) Ved å bruke programmet gitt i (i), og endre verdien til w, fikk vi følgende resultater: w = 0 m/s t = 9.20s w = 1 m/s t = 9.10s (Medvind) w = -1m/s t = 9.35s (Motvind)