Kortfattat lösningsförslag till tentamen i Fysik1, F0004T, 091023
Transcription
Kortfattat lösningsförslag till tentamen i Fysik1, F0004T, 091023
Institutionen för teknikvetenskap och matematik Ämneskod-linje Tentamensdatum Skrivtid F0004T 2015-01-16 Tentamen i: FYSIK 1, Kortfattat lösningsförslag (med reservation) 1. Se övningsuppgift 16D samt första delen av lösningen på: https://www.youtube.com/watch?v=j6jeoqHGSNE&list=PL9nARBd2NBsbutZgjJeL3rDf5cJ _dxhsO&index=49 Svar: Kraften i linan är 612 N.. 2. Givet: 1 2 = före stöt 3 = efter stöt mB =0,052 kg Sökt: Maximal utslagsvinkel, Lösn: Trigonometri ger: (1) Mekaniska energisatsen (ME) från initialläge 1 till precis före stöten 2 (2) Stöten är elastisk så att relativa farten de närmar sig före stöt = relativ fart de avlägsnar sig efter stöt: (3) Försumbara externa krafter, då gäller enligt impulslagen att: : (4) (4) blir med (3): (5) ME för kula A efter stöt 3 till maxvinkel, ß, läge 4: … Svar: a) Maxvinkeln skulle bli . b) Det skulle bli samma storlek på vinkeln (enligt formeln ovan) men åt andra hållet. 3. a) b) Numeriskt fås med m = 2,00 kg SVAR: a) 6,54 m/s2 respektive 13,1 N; b) 6,54 N 4. a) Data: mH2O = 0,300 kg; tH2O = 20oC; mis = 0.050 kg; tis = 0oC; cH2O = 4, 19∙ 103J/kgoC; Lf = 333∙ 103J/kg; tslut=? Värmeutbytet mellan vatten och nollgradig is sker i 3 steg: 1. Vattnet kylning till tslut med motsvarande värme Q1 = mH2O ∙cH2O∙( tslut-tH2-) = 0,300∙ 4,19∙ 103(tslut-20-)= 1,257 ∙ 103(tslut-20). 2. Is smältning Q2 = mis∙ Lf = 0.050∙333∙ 103 =16,65 ∙ 103J 3. Uppvärmning av smält is till tslut: Q3 = mis ∙cH2O(tslut-0)= 0,050∙4,19∙ 103∙tslut. Värmebalans: Q1 + Q2+Q3 = 0 ger: 1,257 ∙ 103(tslut-20) + 16,65 ∙ 103+0,050∙4,19∙ 103∙tslut = 0 tslut =5,79oC. b) Vi räknar ut den värmemängd som måste föras till vattnet för att värma det: q=cH2O∙mH2O ∙∆T = 4190 ∙1 kg ∙(100-15)K =356150 J. Denna värmemängd måste bildas när veden förbränns: mved = 356150/8300 =42,9 g Svar: a) 5,8 °C; b) 42,9 g ved 5. Lösningsförslag a) Adiabatisk: inget värmeutbyte med omgivningen under processen. Isoterm: temperaturen är konstant under processen. b) För enkla ämnen måste den inre energin i den substans som utför arbetet minska under adiabatiska processer i vilka volymen ökar. Övergång sker till lägre temperatur. Wcd>0; Qcd=0; 1:a Hs ger då deltaU<0 dvs minskar. c-d) W1=Wa-b , vet ej Pb W3=Wc-d , vet ej Vc och Pd (Vc går inte att finna I.G.) Pd kan beräknas med I.G. Återstår att bestämma Vc som kan beräknas med: Då ger W2 (Pc = Pb och Vd = Va) W2=Wb-c Kvarstår att beräkna W2 (W4 utför inget arbete per definition). e) Vid 2400 varv/min görs 40 cykler/sek vilket ger en effekt på 1459,55 * 40 = 58382 J/s, W = 58,4 kW 1 hk = 735,5 W ger 58532/735,5 = 80 hk. Svar: a-b) Se ovan c) pb= 4,5 MPa; pd= 302 kPa; Vc = 2,9·10-4 m3. d) 1,5 kJ; e) 58 kW (80 hk).