Göteborgs Universitet2002-10-14
Fysik och Teknisk Fysik
Plats: VV
Tid 8.45-13.45
Tentamen för FYP010, Mekanik 3p, och
MIN200, Naturvetenskaplig Problemlösning
("Från Galileo till Hawking", Introduktionskurs, fysik, 3p)
Examinator: Ann-Marie Pendrill, 772 32 82
Hjälpmedel: Physics Handbook, Tefyma, valfria matematiska och fysikaliska tabeller (anteckningar i tabeller tillåtna) och valfri kalkylator, en A4-sida egna anteckningar, dock ej lärobok.
Rättningsprotokoll: Anslås senast 2002-10-24
Granskning: Efter överenskommelse
Lösningsskisser kommer att finnas på http://fy.chalmers.se/~f3aamp/teaching/np/tentasvar02.html

Införda beteckningar skall förklaras. Numeriska svar skall avrundas och ges med enhet. Figurer skall ritas vid behov. Lösningar skall motiveras (utom i uppgift 7).
För Godkänt krävs 8.5 poäng, för Väl Godkänt krävs 13.5 poäng. Maximalt antal poäng är 18.


1) Ge minst två exempel på situationer där vinkelhastigheten ändras men rörelsemängdsmomentet är bevarat.
(1p)
2) Skara Sommarlands Vattenshow avslutas med ett hopp från 25 m.
a) Konferencieren berättar att hoppet tar 2 sekunder och att hopparen når vattenytan med en fart av 90 km/tim. Kan detta stämma?
b) Hopparen landar i en pool som är 3 m djup. Uppskatta den g-kraft som krävs för inbromsningen.
(2p)

 

3) En bilist kör för fort på en bro, sladdar, och åker igenom staketet. Bil och förare landar i floden 5 m under bron. Polisen hittar bilen, som befinner sig 20 m framför skadan i staketet. Uppskatta bilens hastighet före olyckan. Är ditt svar en över- eller underskattning?
(2p)

 

4) Hur uppfattar du ordet "acceleration"? Beskriv t.ex. hur det används i olika sammanhang, några olika typer av acceleration, vad som kan orsaka acceleration, och hur man kan mäta och uppleva den.
(2p)

 

5) Under april 2002 hängde konstnären Monica Sands långa gunga under Älvsborgsbron.

a) Bilderna på nästa sida visar gungan precis innan den startar och precis efter. Gör en skiss av de två situationerna och rita ut de krafter som verkar på den som gungar.
b) Uppskatta g-kraften i lägsta punkten om luftmotståndet kunde försummas (det kan det inte!)?

Bilden ovan visar accelerometerdata för gungan. Skalan är vald så att 1 svarar mot 1g, dvs att man upplever normal tyngd. g-kraften är mätt vinkelrätt mot gungan, och de lägsta g-krafterna svarar mot vändlägena.
c) Utnyttja diagrammet för att uppskatta perioden och gungans längd.
d) Rita krafterna på gungan i vändlägena. Utnyttja diagrammet för att uppskatta vinkeln i gungans vändlägen och gör ett diagram ¨ver hur den ändras.
e) Utnyttja diagrammet för att uppskatta farten i lägsta punkten. Gör en graf som visar hur energin avtar med tiden.

(5p)
6) Antag för detta problem att ljushastigheten är c=100km/tim. En kvinna lämnar hemmet klockan 03.00 och färdas till BB med hastigheten 80 km/tim. Hon ser på vägskyltarna att avståndet dit är 100 km. Enligt kvinnans klocka föds barnet kl. 04.00. Hinner hon fram till sjukhuset innan barnet föds? Beskriv det som händer både från kvinnans koordinatsystem och sjukhusets.
(2p)

 


7) Denna uppgift består av 12 delfrågor, vardera värd 1/3 poäng. Endast svar behöver lämnas (om du inte tycker att det finns speciella skäl att förklara ditt svar). Det kan hända att det finns mer än ett korrekt svar eller att inget svar är korrekt (kommentera då detta). Felaktigt svar kan ge -1/6 poäng och det totala antalet poäng på uppgiften avrundas till närmaste halvtal.

  1. När Sputnik skjutits upp i rymden 1957 frågade president Eisenhower sin vetenskaplige rådgivare: "Allt vi vet säkert om Sputnik är dess höjd och dess fart. Kan du med hjälp av den informationen beräkna Sputniks massa?" Vad svarade rådgivaren:
    1. Ja, visst
    2. Nej, det är omöjligt

  2. Du har fått lov att ta med dig en liten vattenmugg i Slänggungan. Hur står ytan?
    1. Parallellt med marken
    2. Parallellt med sitsen
    3. I en vinkel mellan marken och sitsen
    4. I en vinkel som är större än sitsens vinkel mot marken

  3. Figuren till höger visar en bit av en karusell på Gröna Lund. Bilden är tagen in mot centrum av karusellen. Karusellen roterar så att hästen rör sig framåt, dvs åt höger i bilden. Vattenstrålens avböjning beror på
    1. att vattenpistolen (och hästen) rör sig långsammare än de delar av karusellen som är närmare centrum
    2. att vattenpistolen rör sig snabbare än de delar av karusellen som är närmare centrum
    3. luftmotståndet
    4. att vattenpistolen är snett monterad
    5. att brädan är böjd
    6. ingen av ovanstående förklaringar är korrekt

  4. Om vattnet i exemplet ovan skjuts ut med lägre hastighet kommer strålen att
    1. böjas av ännu mer
    2. böjas av mindre
    3. inte böjas av alls

  5. Du följer med på den första resan till en annan stjärna. Ni har kommit ungefär halvvägs på resan och färdas med farten 0.5c. Tyvärr har du råkat bli inlåst i ditt trista rum utan fönster och för att fördriva tiden kommer du på att du skall försöka avgöra om ni fortfarande rör er eller ej. Är det möjligt?
    1. Ja, jag hoppar upp och ner och ser om jag landar längre fram eller längre bak
    2. Ja, jag tar av mig ett halsband, låter det svänga fram och tillbaka och studerar rörelsen
    3. Inget av sätten i a) eller b) kommer att fungera, men det finns andra möjligheter
    4. Nej, det är omöjligt

  6. Du har kommit till en öde ö. För att bestämma din position behöver du (markera alla du behöver)
    1. Polstjärnan eller Södra Korset
    2. Karlavagnen
    3. En klocka
    4. Solen
    5. Månen

  7. Om du tittar ut mot natthimlen kanske du kan se rymdstationen ISS. (Du kan hitta aktuell position på http://www.heavens-above.com/) Vad håller rymdstationen kvar i sin bana?
    1. Inga krafter verkar på rymdstationen. Tyngdkraften balanseras av centripetalkraften.
    2. Hastigheten framåt ger en kraft som håller kvar ISS
    3. Raketmotorer ser till att ISS inte faller ned
    4. ISS faller hela tiden mot jorden
    5. Det behövs ingen kraft, eftersom det inte finns någon gravitation så långt från jorden

  8. På vilken av följande platser bör det vara lättast att skicka upp ett rymdskepp
    1. New Mexico (söderut över Mexico)
    2. Kalifornien (norrut, över Stilla Havet)
    3. Florida (österut, över Atlanten)
    4. Moskva (österut, över Sibirien)

  9. Du ser en nymåne i väster. Vilken tid på dagen är det?
    a) Morgon    b) Middag    c) kväll    d) natt    e) omöjligt att veta

  10. En pulka står stilla på en backe med lutningen theta. Vilofriktions-koefficienten mellan pulkan och backen måste då vara:
    1. minst g
    2. åtminstone tan theta.
    3. = tan theta.
    4. högst tan theta.

  11. En boll kastas rakt upp i luften. En sekund senare kastas ytterligare en boll rakt upp i luften med samma hastighet. Hur stor är den första bollens fart när bollarna möts i luften.
    a) Noll   b) 4.9 m/s   c) 9.8 m/s   d) Omöjligt att säga

       

  12. En film visar ett fallande föremål som accelereras nedåt. Om filmen visas baklänges kommer den att visa ett föremål som
    1. accelereras uppåt
    2. accelereras nedåt
    3. inte alls accelereras


Lycka till
Ann-Marie