KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 12. august 2011 kl. 0900-1300

Like dokumenter
EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 kl

EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

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

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

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Andreas. har 8 sider

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

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Løsningsforslag til øving 6

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 9.

Mandag Mange senere emner i studiet bygger på kunnskap i bølgefysikk. Eksempler: Optikk, Kvantefysikk, Faststoff-fysikk etc. etc.

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

FY1002/TFY4160 Bølgefysikk. Løsningsforslag til Midtsemesterprøve fredag 15. oktober 2010 kl Oppgavene og et kortfattet løsningsforslag:

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

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

Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Torsdag 12. oktober 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY FYSIKK. Fredag 13. august 2010 Tid:

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

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

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

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

TFY4104 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

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

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG FY 0001 Brukerkurs i fysikk Fakultet for naturvitenskap og teknologi Tid:

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til øving 1

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

UNIVERSITETET I OSLO

Denne ligninga beskriver en udempet harmonisk oscillator. Torsjons-svingning. En stav er festet midt på en tråd som er festet i begge ender.

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

Onsdag isolator => I=0

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

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

Fysikkk. Andreas. Støvneng Tlf.: Eksamensdato: Rottmann, boksen. Dato. Sign

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

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

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

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

UNIVERSITETET I OSLO

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

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

Institutt for fysikk Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Onsdag 6.

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 + at x = x 0 + v 0 t at2

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

UNIVERSITETET I OSLO

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt. p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 +at

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

TFY4104 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Formelside 1 av 6

UNIVERSITETET I OSLO

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

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

Eksamensoppgave i TFY4104 Fysikk

TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 7.

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 9. august 2007 kl

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

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

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

r+r TFY4104 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

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

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

Andreas. Støvneng Tlf.: Eksamensdato: Rottmann, Nynorsk. I alt 10. Dato. Sign

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

TFY4106 Fysikk Lsningsforslag til Eksamen 2. juni 2018

Transkript:

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Side 1 av 8 Kontakt under eksamen: Jon Andreas Støvneng Telefon: 45 45 55 33 KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 12. august 2011 kl. 0900-1300 Hjelpemidler: C K. Rottmann: Matematisk formelsamling (alle språk). Typegodkjent kalkulator, med tomt minne, i henhold til liste utarbeidet av NTNU. (Citizen SR-270X eller HP30S.) Side 2 5: Oppgaver Side 6 8: Formelliste Prøven består av 4 oppgaver, i alt 16 deloppgaver. Hver deloppgave vil i utgangspunktet telle like mye på sluttkarakteren. Sensuren kommer senest 2. september.

Side 2 av 8 Oppgave 1. Mekanikk. a) Vi ser på en ape som klatrer opp et tau som er festet til en bananklase, som vist i figuren under. Bananklasen ligger på en avsats over apen. Hva er den største snorkraften S kritisk vi kan ha på bananklasen før den letter fra underlaget? Tyngdeakselerasjonen er g = 9.81 m/s 2. b) Anta at vi kan se bort fra massen til trinsen og tauet, og at trinsen er friksjonsfri. Finn den største akselerasjonen a kritisk apen kan klatre oppover tauet med for at bananklasen ikke skal lette fra underlaget. c) Når apen er 4.0 meter over bakken, mister den taket og faller. Hvor stor hastighet har den i det den treffer bakken? Anta at apen er i ro i det den mister taket i tauet. d) Senere på dagen er apen oppe og klatrer på et tak. Den mister festet og sklir utfor kanten av taket med en hastighet 4.0 m/s. Taket har en helning på 30 i forhold til bakken, og den nederste delen av taket er 10 m over bakken. Hvor langt unna veggen (i horisontalretningen) lander apen?

Oppgave 2. Bølger og svingninger. Side 3 av 8 a) En bil kjører med en hastighet 30 m/s mot en vegg mens sjåføren tuter med hornet. Hornet lager en lyd med frekvens f = 300 Hz. i) Anta først at du står inne ved veggen. Hvilken frekvens vil du oppfatte at lyden som kommer fra bilen har? ii) Anta nå at du sitter i bilen. Hvilken frekvens vil du oppfatte for den reflekterte bølgen som kommer fra veggen? Lydhastigheten i luft er v lyd = 340 m/s. f=300 Hz 30 m/s Vegg Reflektert lydbølge b) Hva er bølgetall, bølgelengde og vinkelfrekvens, k, λ og ω for bølgen som kommer fra bilen? c) Vi ser nå på et helt annet system: En masse m er festet til en ideell fjær med fjærkonstant k. Massen svinger fram og tilbake og dempes av en kraft b dx, dvs. en kraft proporsjonal dt med hastigheten (b er en dempingskonstant). Se figuren under. Vis at bevegelsen til dette systemet oppfyller ligningen der ω 0 = k/m. d 2 x dt + b dx 2 m dt + ω2 0 x = 0 b k m x d) Løsningen til ligningen over oppgis å være x(t) = x 0 e t/τ cosωt. Bruk dette til å vise at τ = 2m/b. Bestem også vinkelfrekvensen ω.

Side 4 av 8 Oppgave 3. Termisk fysikk. a) En ideell gass har opprinnelig et volum V 1 og trykk p 1. Gassen utvider seg isotermt (og reversibelt) til et volum V 2 = 2V 1. Beregn arbeidet W iso som gassen utfører på omgivelsene (uttrykt ved p 1 og V 1 ). b) Anta nå at den samme gassen i stedet fordobler volumet sitt adiabatisk (og fremdeles reversibelt). Beregn arbeidet W adi i dette tilfellet. Anta at gassen består av enkeltatomer, slik at adiabatkonstanten er γ = 5/3. c) Skisser begge prosessene over i et pv -diagram. Forklar utifra figuren hvilket arbeid som er størst. Stemmer dette med resultatene fra pkt. a) og b)? d) Beregn også entropiendringene S iso og S adi for de to prosessene i hhv. a) og b).

Side 5 av 8 Oppgave 4. Elektrisitet. En lang og rett metalltråd har sirkulært tverrsnitt med radius R: 2R Metalltråden har netto ladning λ pr lengdeenhet (λ > 0). Vi lar r angi avstanden fra trådens akse (stiplet i figuren over). a) Hvorfor er den elektriske feltstyrken E(r) = 0 inne i metalltråden (dvs for r < R)? Hvor befinner metalltrådens nettoladning seg, og hvorfor? b) Bruk Gauss lov til å vise at E(r) = A/r for r > R, og fastlegg på den måten konstanten A. Hva blir SI-enheten til konstanten A? Skisser funksjonen E(r) for 0 < r < 3R. En tynnvegget metallsylinder med radius 3R legges koaksialt med metalltråden: 6R 2R λ λ c) Vis at potensialforskjellen mellom metalltråden og den omgivende metallsylinderen kan skrives på formen V = λ ln D, B og fastlegg på den måten konstantene B og D. Hva blir SI-enhetene til konstantene B og D? d) Hva blir denne koaksialkabelens kapasitans pr lengdeenhet (i enheten F/m)?

Formelliste Side 6 av 8 1 Fysiske konstanter N A = 6.0221 10 23 mol 1 k B = 1.3807 10 23 J/K R = N A k B = 8.3145 J mol 1 K 1 0 C= 273.15 K ε 0 = 8.8542 10 12 C 2 /Nm 2 e = 1.6022 10 19 C c = 2.9979 10 8 m/s g = 9.81 m/s 2 G = 6.6742 10 11 N(m/kg) 2 Merk: k B har også blitt skrevet som bare k i boka og i forelesningene. 2 Mekanikk F = m a = d p dt p = m v v = d r dt Konstant akselerasjon a: x(t) = x 0 + v 0 t + 1 2 at2 v(t) = v 0 + at a(t) = a Arbeid og energi: W AB = dw = B A F d r = K B K A = 1 2 mv2 B 1 2 mv2 A K = 1 2 mv2 Total energi E = K + U hvor U = U( r) = potensiell energi. For tyngdekraft: U = mgh, og for fjærkraft: U = 1 2 kx2. E = K + U = konstant, hvis kraften er konservativ. F = U = U(x, y, z) i x U(x, y, z) j y U(x, y, z) k z Effekt: P = dw dt Gravitasjon: F g = G m 1m 2, U r 2 g = G m 1m 2 r Overflatefriksjon: f k = µ k n, f s µ s n Støt: Fext = summen av eksterne krefter = 0 p før = p etter, kin. energi i støt: K etter = K før + Q, Q < 0 uelastisk, Q = 0 elastisk, Q > 0 superelastisk Impuls: J = t 2 t 1 F dt = p2 p 1 = p Sirkelbevegelse: Vinkelhastighet ω = dθ = v/r. Sentripetalakselerasjon: a = dt v2 /R = ω 2 R Hookes lov: F x = kx

Side 7 av 8 3 Svingninger og bølger Udempet svingning: d 2 x dt 2 + ω2 0 x = 0, ω 0 = k/m, T = 2π/ω 0, f = 1/T x(t) = A cos(ω 0 t + φ), E = 1 2 ka2 Dempet svingning: d2 x + b dx + dt 2 m dt ω2 0 x = 0 For b < ω 2m 0 ( underkritisk ): x(t) = Ae (b/2m)t cos(ωt + φ), ω = ω0 2 (b/2m) 2 Tvungne svingninger: d2 x + b dt 2 m Bølgeligningen: dx + dt ω2 0 x = F max cos(ω d t), amplitude: A = 2 y t 2 y 2 v2 x = 0, 2 v = bølgehastighet F max (k mω 2 d )+b 2 ωd 2 Periodisk bølge: y(x, t) = A cos(kx ± ωt), v = v = ω/k = λ/t Streng: v = F/µ, µ = massetetthet [kg/m] Stående bølger på streng: L = nλ n /2, f n = v/λ n = n v, n = 1, 2, 3,... 2L Lyd: v = B/ρ, B = bulkmodulus, ρ = massetetthet [kg/m 3 ] Decibel skalaen: β = 10 log 10 (I/I 0 ), I = P/A = effekt/areal = intensitet, og I 0 = 10 12 W/m 2 f Dopplereffekt (positiv hastighetsretn. fra lytter (L) til kilde (S)): L v+v L = f S v+v S Dobbelspalte-eksperimentet, konstruktiv interferens: d sin θ = mλ, m = 0, ±1, ±2,... Diffraksjon fra spalte, destruktiv interferens: sin θ = mλ/a, m = ±1, ±2,... 4 Termisk fysikk n = antall mol, N = nn A = antall molekyler, f = antall frihetsgrader, k B = Boltzmanns konstant (k B har også blitt skrevet som bare k i boka og i forelesningene) Faseovergang: Q = ±ml, L = L f for smeltepunkt eller L v for kokepunkt Varmeoverføring: H = dq = ka dt dt dx U = Q W, c = 1 Q 1 m T m dq, C = 1 dt n p dv 1, varmestråling: H = AeσT 4 Q T 1 n dq dt Arbeid: dw = p dv W = 2 Ideell gass: pv = nrt = Nk B T, pv = 2K, K = 3 N(1 2 m v2 ) = kin. energi, du = nc V dt Ekvipartisjonsprinsippet: Legg til 1k 2 BT til den kinetiske energien per frihetsgrad per molekyl K = fn( 1k 2 BT), C V = f 1R, 2 C p = C V + R, γ = C p /C V Adiabat: pv γ = konst, TV γ 1 = konst. Varmemaskin: e = W Q H = 1 + Q C Q H = 1 Q C Q H Kjølemaskin: K = Q C W = Q C Q H Q C e Carnot = 1 T C /T H, e Otto = 1 1/r γ 1, K Carnot = Entropi: ds = dq T, S = 2 1 dq T T C T H T C (langs reversibel prosess)

Side 8 av 8 5 Elektrisitet Coulomb: F( r) = q 1q 2 4πε 0 r ˆr 2 q E( r) = 4πε 0 r ˆr 2 V (r) = q 4πε 0 r E = V = V i V j V k, V = V x y z b V a = b E d l a Fluks gjennom flate, S: Φ = E da S Gauss lov: E da = Q in (lukket flate S) ε 0 S Kapasitans: C = Q. For platekondensator: C = ε 0A, U = 1CV 2 = 1 V d 2 2 Q2 /C Energi per volum i elektrisk felt: u E = 1ε 2 0E 2 Ohms lov: Elektrisk effekt: P = U Kirchhoffs regler: t = V Q E = ρ j V = RI = V I = RI 2 = V 2 t R 1. j I j = 0 i alle knutepunkt 2. spenning = 0 for alle lukkede sløyfer Oppladning av kondensator i RC-krets: Q(t) = εc(1 e t/rc ), I(t) = ε R e t/rc Utladning av kondensator i RC-krets: Q(t) = εce t/rc, I(t) = ε R e t/rc Kretsens tidskonstant: τ = RC