TENTAMEN Kursnamn: Fysik 1 Kurskod: Antal timmar: Datum: 5 2019-05-27 F0004T Tillåtna hjälpmedel: Fysika/Nya Fysikalia (endast tryckt version), Appendix till kompendiet i Problemlösning (1 sida), räknedosa, ritmateriel. Räknedosan ska vara tömd på lagrade pdf-dokument, lösningar och liknande vid tentamen. Texas Instrument av typ TI-Nspire CX måste ställas i tentamensläge (Press-to-Test mode, indikeras med blinkande ljus, se bild nedan). Räknaren får inte heller vid tentamen ha någon kommunikation med den övriga omvärlden. Notislappar och liknande får användas för att markera viktiga sidor i formelsamlingen. Det får inte finnas några anteckningar på eller i ovanstående. Jourhavande lärare m fullständigt telefonnr: Magnus Gustafsson 0920-491983 (0725-454794) Jourhavande lärare m fullständigt telefonnr: Jourhavande lärare m fullständigt telefonnr: Jourhavande lärare m fullständigt telefonnr: Betygsgränser: Antal uppgifter och totalpoäng: 3 räkneuppgifter, 14 flervalsfrågor 9 (3:a), 12,5 (4:a), 15,5 (5:a) Övriga uppgifter: Sista sidan i tentamen ska lämnas in. Allmänna anvisningar Kontrollera att du fått samtliga uppgifter. Besvara endast en uppgift per lösningsblad. Skriv inte på baksidan. Skriv tydligt, texta gärna och använd inte röd penna. Efter tentamen Tentamensresultat meddelas senast tre veckor efter tentamenstillfället och senast två veckor före nästa omtentamenstillfälle. Tentamensresultatet syns på Mitt LTU – Ladok för studenter. Din rättade tentamen skannas och blir synlig på Mitt LTU – Rättade tentor. Uppgifter till tryckeriet Projektnummer: 211 009 Antal exemplar: 183 Antal sidor: 7 (inklusive den här) Övriga upplysningar: Anvisningar för räknetal (1-3): Definiera beteckningar, ange mätetalens enheter och motivera antaganden och approximationer. Redovisa tankegångar i detalj och ange vilka lagar som använts vid uppställandet av matematiska uttryck. Presentera lösningarna så att de blir lätta att följa. Avsluta med SVAR som har lämpligt antal värdesiffror. Där du behöver tyngdaccelerationen kan du t.ex. använda det nominella värdet g=9,807 m/s2 . 1. (3p) En homogen, smal, balk med massan m=9,7 kg står på ett golv och lutar mot en vägg som visat i bilden. Friktionen är försumbar i kontaktpunkterna. Balken hålls upp med en horisontell, lätt, lina. Avstånden från hörnet till beröringspunkterna på balken är lB =2,2 m och lA =1,3 m. Vertikala avståndet från underlaget till linan är lB /4=0,55 m. Beräkna kraften i linan. lB 6 AAA A AA AA AA AA lina AA AA ? AA 6 lB /4 ? lA 2. (4p) Ett block (A) med massan mA =0,40 kg släpps från vila vid höjden h och åker ner för en friktionsfri ramp. Höjden h är mätt relativt den plana delen nedanför rampen. På den plana delen kolliderar block A med ett stillastående block (B) med massa mB =0,80 kg. Precis efter kollisionen får block A farten 0,10 m/s åt vänster, medan block B får farten 1,1 m/s åt höger. Sedan åker block B in i en fjäder med kraftkonstant k=0,25 kN/m. a) Hur mycket trycks fjädern ihop när den träffas av block B? b) Beräkna höjden h. c) Beräkna kollisionens stöttal. @ @ A @ @ B 3. (4p) Ett perfekt isolerat kärl med försumbar värmekapacitet innehåller 0,800 kg vatten med temperaturen 27,0 ◦ C. Man tillför 0,100 kg is med temperaturen −20,0 ◦ C till kärlet. Du kan anta att specifika värmekapaciteterna för vatten och is är konstanta cvatten = 4,18 kJ/kg·K, cis = 2,01 kJ/kg·K. Du kan försumma kärlets inverkan. a) Beräkna temperaturen i kärlet när temperaturjämvikt uppnåtts. b) Beräkna den totala ändringen av entropin under denna process. 1 Flervalsfrågor (4-17): Skriv in bokstaven som motsvarar rätt svar i tabellen på sista sidan i tentamen. Sista sidan i tentamen ska separeras och lämnas in. Inga beräkningar ska lämnas in för uppgifter 4-17, endast svarsalternativ (även om du nog behöver skriva lite på en kladd). 4. (0,5p) En partikel rör sig i en cirkulär bana med konstant fart. Hastigheten vid två tidpunkter är indikerade i figuren. Hur är accelerationen riktad vid punkten X? A: ← OC C C B: ↑ C: → qX D: ↓ E: Den är noll 5. (0,5p) En pendel (en massa hängande i ett snöre) svänger i en cirkelbåge. Vid vardera vändpunkt är accelarationen på massan... A: noll B: riktad mot pendelns upphängningspunkt C: riktad längs med massans rörelsebana D: riktad åt något annat håll 6. (0,5p) En person sitter på ett säte i ett pariserhjul som roterar med konstant fart. Vid vilken punkt är storleken på nettokraften som verkar på personen störst? A: Högst upp B: Längst ned C: Halvägs upp D: Halvägs ned E: Den är lika stor runtom 2 7. (0,5p) En hockeypuck glider med mycket liten friktion på en is med farten 1 m/s. På isen har en stor pappersaffisch hamnat och frusit fast. Friktionen gör att pucken stannar på 1 m när den glider in på affischen. Hur långt in på affischen glider pucken om den istället har farten 2 m/s. A: 1,4 m B: 2 m C: 3 m D: 4 m 8. (0,5p) Någon släpar en tung kartong från punkt A på ett golv, rakt till en vändpunkt B, och sedan rakt tillbaka till A. Arbetet uträttat av friktionen är ......... innan vändpunkten och ......... efter. A: negativt, negativt B: positivt, negativt C: negativt, positivt D: positivt, positivt 9. (0,5p) En rörmokare ställer sig på änden av sin rörtång för att lossa ett rör som i bilden. Vad är kraftmomentet runt rörets centrum? A: 0,8F = 720 Nm B: 0,8F/ sin 19◦ C: 0,8F sin 19◦ D: 0,8F cos 19◦ 10. (0,5p) En massa mB drar en vagn med massan mA via en lätt lina enligt bilden. mA } } m mB Antag att vagnen rullar friktionsfritt samt att trissan är masslös och friktionsfri. Hur rör sig massan mB ? A: Den accelererar nedåt med a = 9,81 m/s2 B: Den accelererar nedåt med a > 9,81 m/s2 C: Den accelererar nedåt med a < 9,81 m/s2 och a är konstant under fallet D: Den accelererar nedåt med a < 9,81 m/s2 och a ändras under fallet 3 11. (0,5p) En tank av stål med volymen 2 m3 är helt fylld med etanol med temperature 28◦ C. Om temperaturen av etanolet i tanken sänks till 18◦ C, hur mycket mer etanol kan man då fylla på med? Data för etanol finns i formelsamlingen. A: 1,1 liter B: 2,2 liter C: 5,5 liter D: 11 liter E: 22 liter 12. (0,5p) En stång av stål med längden L=0,45 m och tvärsnittsarea A=2 · 10−4 m2 är ansluten till reservoarer med temperaturerna TH =100◦ C och TC =0◦ C. När stationär värmeledning har inställt sig, vad är värmeflödet H? Data för stål finns i formelsamlingen. A: 0,5 W B: 1 W C: 2 W D: 4 W E: 8 W 13. (0,5p) I en ädelgasblanding av argon och helium, vid temperaturen T =160 K. har helium-atomerna en medelhastighet på ungefär vrms =1000 m/s. Vad verkar vara ungefär rätt medelhastighet för argonatomerna? (MAr =40 g/mol och MHe =4 g/mol) A: 100 m/s B: 320 m/s C: 1000 m/s D: 3200 m/s E: 10000 m/s 4 14. (0,5p) Mars atmosfär består av 95,3% CO2 och 0,03% vattenånga. Trycket är ca 600 Pa och temperaturen varierar mellan −30◦ C och −100◦ C. Polarisarna på Mars innehåller både CO2 -is och H2 Ois. Trippelpunktdata: CO2 : 216,55 K och 5, 17 · 105 Pa H2 O: 273,16 K och 610 Pa Vad bör vara fallet på Mars? A: Där finns varken flytande CO2 eller flytande H2 O. B: Där finns flytande CO2 men inte flytande H2 O. C: Där finns flytande H2 O men inte flytande CO2 . D: Där finns både flytande CO2 och flytande H2 O. Följande två frågor handlar om en värmemotor med en tvåatomig idealgas av substansmängd n. Den genomgår en kretsprocess enligt pV -diagrammet nedan. Delprocess 1→2 är isokor, 2→3 år adiabatisk, och 3→1 är isobar. 15. (0,5p) Vilken verkar vara en korrekt formel för att räkna ut värmeflödet Q1→2 till motorn under processen 1→2? A: Q1→2 = p1 V1 B: Q1→2 = p1 (V2 − V1 ) C: Q1→2 = nCV T2 D: Q1→2 = nCV (T2 − T1 ) E: Q1→2 = nCV (T1 − T2 ) 16. (0,5p) Vilken verkar vara en korrekt formel för att räkna ut ändringen i motorns inre energi ∆U2→3 under processen 2→3? A: ∆U2→3 = p2 V2 B: ∆U2→3 = p2 (V3 − V2 ) C: ∆U2→3 = nCV T2 D: ∆U2→3 = nCV (T2 − T3 ) E: ∆U2→3 = nCV (T3 − T2 ) 5 17. (0,5p) Ett termodynamiskt system genomgår en process med två loopar enligt figuren. När systemet fullbordat hela processen (genom båda looparna) har värme... A: tillförts till systemet. B: tagits bort från systemet. C: varken tagits bort eller tillförts. Summa noll. Svar på flervalsfrågor: 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6
