Exempeltenta 4
Hjälpmedel: TeFyMa eller motsvarande tabell, institutionens formelsamling (delas ut på
tentan) samt godkänd miniräknare.
OBS du får inte ha någon mobiltelefon på dig!
Instruktioner: Varje uppgift ger max 3 poäng efter en helhetsbedömning. Logiskt uppställda,
renskrivna och väl motiverade lösningar med tydligt markerade svar krävs.
Betygsgränser: 12 = 3, 16 = 4 och 20 = 5.
Varje uppgift ska lösas på ett separat papper, baksidorna får inte användas.
Lösningar: Kommer på hemsidan efter tentamen.
Godkända resultat: Kommer på hemsidan med anonyma personnummer.
Kursutvärdering: De extra 15 min av tentamenstiden är avsedda för den bifogade CEQ
kursutvärderingen - var snäll och fyll i den!
1.
På östsidan av berget Montjuic i Barcelona ligger fästningen Castell de Montjuic 173 m
över Medelhavet. Från en av dess kanoner avfyras en kula med massan 12 pund = 6 kg i
30,0 graders vinkel mot horisonten
och med utgångshastigheten 75,0 m/s.
Ett fientligt fartyg styr rakt mot
fästningen med 20,0 knops fart (1
knop = 1 sjömil/h = 1,852 km/h). På
vilket avstånd från fästningen måste
fartyget vara när kanonen avfyras för
träff? Försumma luftmotstånd och
eventuella smarta undanmanövrar från
fartyget.
2.
En man, som väger 80 kg, hoppar ner 2,5 m på en platta
monterad på en fjäder varvid fjädern trycks ihop
maximalt 0,20 m. Hur mycket hade fjädern tryckts ihop
om mannen i stället bara hade klivit upp på plattan?
Försumma plattans och fjäderns massa.
3.
Klockan i Big Ben i London har en timvisare som är 2,7 m lång och
väger 60 kg medan minutvisaren har längden 4,5 m och massan
100 kg. Beräkna den sammanlagda rotationsenergin i systemet om vi
försummar alla friktionsförluster och betraktar visarna som
homogena stavar
4.
En homogen balk med längden ℓ = 8,00 m och massan 20,0 kg
har ena änden fastsatt i en vägg medan den andra hålls på plats
av en vajer i vinkeln = 53,0 grader. En man som väger 60,0 kg
står på balken 2,00 m från väggen enligt figuren.
a) Bestäm spännkraften i vajern.
b) Bestäm storlek och riktning på den kraft som väggen utövar
på balken.
5.
En nivåvakt (t.ex. för sköljmedel i en diskmaskin) kan bestå av en plastspets som
reflekterar ljus. När vätskenivån är för liten reflekteras mycket ljus pga. totalreflektion i
ytorna. När plasten kommer i kontakt med vätskan minskas det reflekterade ljuset
kraftigt.
a) Vilket är det lägsta brytningsindex
plasten kan ha om ljuset ska totalreflekteras
som i den vänstra delen av figuren. Vinkeln i
spetsen är rät och helt omgiven av luft.
b) Om plasten har brytningsindex 1,5 och
vätskan är vatten (n = 1,33), beräkna vinkeln
β i den högra figuren.
6.
Besvara följande frågor så att det framgår att du förstår den fundamentala fysiken.
a)
b)
c)
7.
Varför är himlen blå en solig och molnfri dag?
Hur fungerar ett polaroidfilter av den typen som du har i solglasögon?
Vad är fördelen med polaroidsolglasögon framför glasögon med vanligt färgat glas
när det gäller att dämpa störande reflexer?
En tunn (0,44 μm) plan såphinna, som är omgiven av luft på
båda sidorna, ser blåaktig ut när den betraktas i reflekterat
ljus. Anta att såplösningen har samma brytningsindex som
vatten (n = 1,33) och att du tittar längs såphinnans normal.
Beräkna vilken eller vilka synliga våglängder som
reflekteras bäst från såphinnan.
8.
En ljuskälla L belyser 2 spalter med monokromatiskt ljus. Du betraktar interferensmönstret på en skärm långt borta. P0 är läget av interferensmaximum av ordning noll,
medan P1 är läget av maximum av ordning ett. Punkterna a, b och c delar sträckan P0P1 i
fyra lika delar. Framför och efter spalterna placeras därefter polaroidfilter F1, F2 och F3
enligt figuren. Transmissionsriktningarna på F2 och F3 är vinkelräta mot varandra och i
45 graders vinkel mot F1. Beskriv ljusets polarisationstillstånd i P0, P1, a, b och c.
