F2 m (1 × 10 N3 < N1 < N2 4 km/s 0.50Ω

Chalmers — KTH
Teknisk fysik — Teknisk matematik — Arkitektur och teknik — Farkostteknik
Matematik- och fysikprovet 2011. Fysikdelen — svarsformulär
Namn och personnummer: ………………………………………………………………………
Ditt resultat kommer att skickas med email. Om du inte vill ha resultatet via mail, kryssa i här!
Uppgifter med svarsalternativ.
Ringa in rätt svar (på uppgift 8 kan mer än ett alternativ vara korrekt).
1.
A
B
C
D
2.
A
B
C
D
3.
A
B
C
D
4.
A
B
C
D
5.
A
B
C
D
6.
A
B
C
D
7.
A
B
C
D
8.
A
B
C
D
9.
A
B
C
D
10.
A
B
C
D
11.
A
B
C
D
12.
A
B
C
D
13.
A
B
C
D
Uppgifter till vilka endast svar skall ges.
F 2 < F1 < F3
14.
……………………………………………………………...
1.3 × 10
m (1 × 10
m)
15.
……………………………………………………………...
−15
−15
16.
0
hastigheter
accelerationer
N <N <N
3
1
2
17.
……………………………………………………………...
4 km/s
18.
……………………………………………………………...
0.50 Ω
19.
……………………………………………………………...
20. Förloppet kan åskådeliggöras som i figuren.
y
y1
v0
s
β
α
x
x1
Vinklarna α och β är enligt uppgiftstexten π/6 resp. π/3. Det kan vara fördelaktigt att
inte sätta in värdena förrän i slutresultatet; det ger möjlighet att kontrollera rimlighet i
beroendet av dem (detta krävs inte för full poäng). Den sökta storheten är s, längden av
den del av linjen som ligger mellan origo och dess skärningspunkt med parabeln.
Ekvationen för marken (linjen) är
y = x tan α .
Bollens rörelse beskrivs av
x = v0 t cos β ,
y = v0 t sin β − 12 gt2 .
Då bollen landar gäller både ekvationen för marken och för bollens bana, och man får:
v0 t sin β − 12 gt2 = v0 t tan α cos β .
Lösningarna till denna kvadratiska ekvation är
t0 = 0 ,
2v0
cos β(tan β − tan α) .
t1 =
g
Den första lösningen svarar mot utgångsläget. Den andra ger
2v02
cos2 β(tan β − tan α) ,
g
2v 2
y1 = y(t1 ) = 0 tan α cos2 β(tan β − tan α) .
g
x1 = x(t1 ) =
Den sökta sträckan fås som
s=
q
2v 2 cos2 β
x21 + y12 = 0
(tan β − tan α) .
g cos α
Insättning av de numeriska värdena ger s ≈ 47 m.
Dimensionen för uttrycket för s är korrekt. Man ser också att bollen når längre sträcka då
den har större utgångshastighet, och kortare om gravitationsaccelerationen är större, vilket
är rimligt. Andra rimlighetskontroller kan fås t.ex. då man kastar bollen rätt upp (β = π/2)
eller då β = α. I båda fallen blir s = 0. Då α närmar sig −π/2 går s mot ∞.