Ämneskod-linje
Tentamensdatum
Skrivtid
Teknikvetenskap och matematik
Tentamen i:
Fysik 3
Antalet uppgifter:
5
F0006T
2013-06-07
09:00 – 14:00
Jourhavande lärare: Erik Elfgren (Tfn: 0705-509839)
Examinator:
Erik Elfgren
Tillåtna hjälpmedel: Fysika samt Errata
Appendix till kompendiet i Problemlösning (1 sida)
Räknedosa och ritmateriel
Obs!
Inga som helst anteckningar, lösa eller inklistrade blad eller lappar med text får
finnas i formelsamlingarna. Färgade lappar och understrykningar är dock ok.
Betygsskala:
3: 9–12 p
Anvisningar:
Definiera beteckningar och ange mätetalens enheter samt vilka lagar du
använder. Motivera formler, antaganden och approximationer. Källhänvisa data. Presentera lösningarna så att de blir lätta att följa.
Resultatet anslås:
Mitt LTU, 2013-07-05
Övrigt:
Tal 1 och 2 är modern fysik, övriga är mekaniktal.
4: 12,5–15 p
5: 15,5 p –
(inkl. bonuspoäng)
1. (3 p) Hur stort fel (i Joule) blir det om man räknar klassiskt på solens kinetiska energi kring galaxen, jämfört med om man räknar relativistiskt? Solens fart kring galaxen är v = 220 km/s. Övriga
data om solen finns i Fysika tabell T j.
2. (4 p) Fission kontra fusion.
a) (1 p) Beräkna den totala frigjorda energin (i MeV) per nukleon vid fissionsprocessen: n +
235
U → 144 Ba + 89 Kr + 3n. Massorna är MBa−144 = 143,922 940 5 u, MKr−89 = 88,917 632 5 u.
b) (0,5 p) Beräkna hur mycket energi (i Joule) som kan frigöras i processen i a) ur 1,0 kg U-235.
Anta att det finns tillräckligt med neutroner för att reaktionen ska kunna äga rum.
c) (1 p) Beräkna den totala frigjorda energin (i MeV) per nukleon vid fusionsprocessen: 2 H+3 H →
4
He + n.
d) (0,5 p) Beräkna hur mycket energi (i Joule) som kan frigöras med fusion i processen i c) ur
1,0 kg deuterium-tritiumblandning som innehåller lika många deuteriumatomer som tritiumatomer.
e) (0,5 p) Vilka fördelar finns med fusion jämfört med fission? Ge minst två exempel.
f) (0,5 p) Vad är skillnaden mellan enheterna Gray och Sievert? Bör man oroa sig om man får i
sig den ekvivalenta dosen 5 mSv under ett års tid?
1(2)
3. (3 p) Staven AP har total längd L + L = 0,500 + 0,500 m. Dess
rörelse begränsas av glidhylsorna A:s och B:s rörelser. I ett
visst ögonblick är vinkeln θ = 45◦ och farten för A är vA =
1,4 m/s.
a) Beräkna momentancentrums läge (dvs dess x- och y-koordinat)
för stavens rotation i detta ögonblick.
b) Beräkna hastighetens belopp för punkten P.
4. (4 p) En ångvält rullar nedför en backe som har lutning θ = 15◦
mot horisontalplanet. Framhjulet väger Mh = 3,1 ton, har en
radie R = 0,700 m och antas vara en homogen cylinder. Hela ångvälten väger Mtot = 4,5 ton. Bakhjulens tröghetsmoment
kan försummas. Ångvälten rullar utan att glida. Ångvälten startar med hastigheten 1,0 m/s.
a) (3 p) Vilken kinetisk energi har ångvälten när den rullat sträckan s = 2,0 m?
b) (1 p) Hur stort är framhjulets maximala rörelsemängdsmoment kring rotationsaxeln under rörelsen i a)?
5. (4 p) En liten sandsäck A faller en sträcka h1 = 3,0 m innan den
landar på en gungbräda, vars ända är på avståndet h0 = 0,500 m
från marken, se figur. Säcken landar utan att studsa upp och
följer sedan med gungbrädan som roterar friktionsfritt kring
leden O. När gungbrädan har vippat helt slungas sandsäck B
(som låg längst ut på andra änden av gungbrädan) snett upp i
luften, vinkelrätt mot brädan. De båda sandsäckarna har massa
Ms = 2,00 kg och kan betraktas som punktmassor. Gungbrädan
har massa Mb = 15 kg, längd l = 2,20 m och kan betraktas som
tunn.
A
h1
B
h4
l/2
h0
O
a) Beräkna vinkelhastigheten hos gungbrädan under rotationen.
b) Beräkna den maximala höjden från gungbrädan i y-led, h4 , som sandsäck B når, se figur.
Om något är oklart, fråga den jourhavande läraren!
2(2)
B
111111111111111111111
000000000000000000000
