Til at beregne varmelegemets resistans. Kan ohms lov bruges. Hvor R er modstanden/resistansen, U er spændingsfaldet og I er strømstyrken.

Transkript

1 I alle opgaver er der afrundet til det antal betydende cifre, som oplysningen med mindst mulige cifre i opgaven har. Opgave 1 Færdig Spændingsfaldet over varmelegemet er 3.2 V, og varmelegemet omsætter energi med effekten 3.5 W a) Beregn varmelegemets resistans. Til at beregne varmelegemets resistans. Kan ohms lov bruges. Hvor R er modstanden/resistansen, U er spændingsfaldet og I er strømstyrken. Vi skal finde R og kender U, men ikke I. I kan dog også skrives som: Så kan man lave en substitution. Så kan man indsætte og finde modstanden replace units Da spændingsfaldet og effekten er angivet med 2 betydende cifre, hvilket er det mindste skal facit også dette. Varmelegemets resistans er

2 b) Når man lukker fryseposen, så smelter poselukker 31 mg af fryseposen. Tabellen angiver nogle data for fryseposer. Specifik varmekapacitet2.3 Smeltepunkt grader celcius. Vurder, hvor lang tid det tager at smelte fryseposen sammen. Jeg antager at fryseposen befinder sig ved stuetemperatur ca. 25 grader celcius, da den skal smeltes sammen. Først finder jeg den energi, der skal bruges til, at varme posen op til smelte punktet. Dette kan man bruge følgende formel til: Så finder jeg den energi, som skal bruge på, at smelte 31 mg af fryseposen. Ved denne formel: Den samlede energi, der skal bruges på, at opvarme og smelte stoffet er altså Da vi ved af effkt er energi pr tid. Vi kender effekten kan vi nu indsætte og finde tiden.

3 Massen af der der smelter og specifik varmekapacitet er angivet med 2 betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Det tager ca. 2.8 sekunder, at smelte fryseposen sammen. Opgave 2 Færdig Lyset fra solen og fra galaksesuperhoben BAS11 undersøges ved hjælp af et optisk gitter med 800 spalter pr mm. Figuren viser bølgelængden for - linjen, når lysten fra BAS11 undersøges på jorden. a) Beregn afbøjningsvinklen til 1. orden for -linjen fra galaksesuperhoben BAS11. Til dette skal man bruge følgende formel: d er afstanden mellem to nabospalter, da vi har 800 riller hver gang der går 1 mm. Så må der mellem hver rille være Da rillerne pr mm er opgivet med 3 betydende cifre, som er det mindste skal facit også skrives med 3 betydende cifre. Afbøjningsvinklen til 1. ordens pletten for -linjen fra galaksesuperhoben er 22.9 grader. b) Bestem den nurværende afstand til galaksesuperhoben BAS11 ud fra de to absorptionsspektre. Jeg starter med, at finde rødforskydningden ved denne formel:

4 Rødforskydningen kan så bruges til at finde farten for galaksesuperhoben BAS11 væk fra os. Den fart kan jeg bruge til, at finde placeringen for superhoben BAS11. replace units Da bølgelængden er angivet med 5 betyden cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Den nuværende afstand fra til galaksehoben BAS11 er Opgave 3 Færdig En betonpæl er 9.0 m lang. Dens tværsnit er kvadratisk med sidelængde 0.3 m. Betonpælens masse er 1.8 ton. a) Bestem densiteten af betonpælen. Densitet er masse pr volume Så skal man først beregne volumet af pælen, hvilket gøres ved, at gange alle tre sider sammen replace units replace units

5 Da betonpælens længde og masse er angivet med 2 betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Densiteten for betonklodsen er, hvilket også passer godt med databogen, som siger mellem for beton b) Maskinen kaster en jernklods med massen betonpælens top har jernklodsen hastigheden 2.05 opad i et lodret kast. I højden 0.11 m over opad. Vurder størrelsen af den kinetiske energi som jernklodsen har, når den rammer betonpælen. Den kinetiske energi er givet ved Massen kendes og farten, når jernklodsen rammer betonpælen skal nu beregnes. Først skal man finde ud af, hvor langt jernklodsen kommer op i luften inden den bevæger sig ned mod betonpælen.. Til denne beregning bruges energi betragtninger. Den samlede mekaniske energi skal hele tiden være bevaret. Ved 0.11 m kan den mekaniske energi beregnes til: replace units Så kan den mekaniske energi findes.

6 Så når jernklodsen skal ramme betonpælen vil højden være 0, og der vil derfor ingen potentielenergi være. Derfor vil den samlede mekaniske energisamlede kinetiske energi. Da højden og massen er angivet med to betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Den kinetiske energi som jernklodsen har, når den rammer er c) En betonpæl er placeret forkert og skal trækkes op med en kran. Betonpælen er 7.5 meter nede i jorden. Grafen viser sammenhængen mellem størrelsen af gnidningskraften F mellem jorden og og betonpælen, og hvor langt betonpælen når ned i jorden. Bestem det arbejde, kranen udfører på betonpælen, når den trækkes helt op ad jorden. Arbejde er: Det antages at vinklen mellem kranen og betonpælen er 0 grader. Som det ses er cos(0)1 og den går derfor ud af formlen. 1. Man kan så finde arbejdet som arealet under grafen af en F,s graf, da dette gælder. Jeg tæller nu antallet af felter under grafen og får det til 49 felter. Et felt svare til Da længden som betonpælen er banket ned i jorden er med to betydende cifre, hvilket er det mindste så skal facit også det. Arbejdet som kranen udfører på betonpælen er

7 Opgave 4 Færdig En lampe indeholder den radioaktive isotop a) Opstil reaktionsskemaet for henfaldet. Jeg kigger i min databog for at finde ud af, hvordan henfalder. Her finder jeg ud af, at henfalder ved henfald el. et gammahenfald i nogle tilfælde. Generelt for et henfald er. Så skal man huske sine bevarelseslove, som alle tre skal opfyldes. 1. Nukleonerne er bevaret 2. Samlet ladning bevaret 3. Samlet leptontal bevaret Der er dog også samlet energi skal være bevaret, men det kigges ikke på i dette tilfælde. Jeg ser nu i min databog, at isotopen ikke findes. Der må derfor ske et gammahenfald. Generelt for et gamma henfald er: Igen skal ens bevarelseslove være opfyldt. Reaktionskemaet for henfaldet af isotopen ser således ud:

8 b) Ved produktion af lampen er aktiviteten af i lampen 2.0 Beregn massen af 5 år efter produktionen. Til dette skal bruges, at Halveringstiden findes i databogen til kerner til tiden t0 Så bruges denne formel til at finde antallet af kerner efter 5 år. Efter 5 år er der kerner tilbage. Så skal jeg finde ud af, hvad en kerne vejer. Da det er en isotop betyder dette, at den har. nukleoner i kernen altså protroner og neutroner til sammen. Man kan også aflæse, at den har neutroner. dvs den har 49 protroner. Da massen af en elektron er utrolig lille regnes denne ikke med.

9 Massen af en neutron og protron findes i formelsamlingen til Så kan massen af kernen for udregnes. Så ganges massen af en kerne med antallet af kerner efter 5 år. replace units Da antallet af år er angivet med et betydende cifre, så skal facit også det. Massen af efter 5 år er Opgave 5 Færdig Guldionerne i acceleratoren RHIC bevæger sig med farten 3834 meter. i en ring, der har omkredsen a) Hvor lang tid tager det en guldion at bevæges sig en omgang i ringen. fart er strækning pr tid. og den vej kan findes tiden da farten og strækningen kendes. Da omkredsen og farten er angivet med 4 betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Det tager ca. for en guldion at bevæge sig en omgang i ringen. b) De enkelt ladet guldioner acceleres fra hvile over spændingsfaldet 14 MV og rammer et tyndfolie. Beregn de enkeltladet guldioners fart, når de rammer foliet. Kender U mangler V Ændringen i den kinetiske energi er givet ved:

10 Da den er enkelt ladet betyder, den at den har en ladning en elementarladning, som findes i formelsamlingen. Da den bevæger sig tæt på lysets hastighed regnes relativistisk, hvor den kinetiske energi er givet ved: Så laves en substitution. Da partiklen er i hvile før, har den ingen kinetiske energi. Derfor er ændringen i kinetisk energiden kinetiske energi Til massen af en guldion findes massen af en guldion i det perioiske system til select entry 1 replace units

11 Da spændingsfaldet er angivet med 2 betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. farten for guldionen når den rammer foliet er c) Alle guldionernes elektroner fjernes og guldionen accleres nu til I ringen afbøjes guldionerne af et magnetfelt, der påvirker hver ion med en kraft med størrelsen Magnetfeltet står vinkelret på guldionernes bevægelsesretning. Bestem størrelsen af det magnetfelt, som afbøjer guldionerne. Dette vil være kraft på en punktladning. guldionenerne har normalt 79 elektroner, da alle disse er blevet fjernet vil den have en ladning svarende til Da farten er angivet med 4 betyden cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Magnetfeltet som afbøjer guldionerne har størrelsen Opgave 6 Færdig baryonen henfalder ved den stærke vekselvirkning efter reaktionsskemaet Den dannede baryon har kvarksammensætningen a) Bestem ved hjælp af reaktionskemaet kvarksammensætningen af baryonen. Da der er tale om den stærke vekselvirkning skal kvarksammensætningen være bevaret udfra dette findes kvarksammensætningen af baryonen.

12 Kvarksammensætningen findes i databogen. Kvarksammensætning: Før:? Efter: og dvs i alt efter er der, da d og ophæver hinanden. Det betyder, at kvarksammensætning for baryonen er. b) Den dannede baryon henfalder ved reaktionen. / Den dannede / meson har energien 3117 MeV og henfalder ved reaktionen. / Bestem størrelsen af bevægelsesmængden for hver af myonerne. Energien før kendes til Det antages at / er i hvile inden henfaldet, dvs bevægelses mængden er 0. Energien efter kan findes som Da energien før og efter skal være bevaret kan man indsætte og finde p. Massen af og er den samme og fundet i databogen til select entry 2

13 Da bevægelsesmængden før er 0, da jeg antog at / var i hvile, så skal bevægelsesmængden efter også være 0, dvs at bevægelsesmængde for de to skal være lige store men modsat rettet. Da energien er opgivet med 4 betydende cifre, hvilket er det mindste, så skal facit også det. Bevægelsesmængden for og for Opgave 7 Færdig En person ligger vandret i luften og bæres af en opadgående luftstrøm. Tildel passende værdier til relevantefysiske størrelser og brug disse til at vurderes luftstrømensfart. Gør herunder rede for relevante antagelser. Jeg starter med at antage, at personen ligger fuldstændig stille i luften. dvs at hans acceleration0. og v0. Vi befinder os samtidig kun i en dimension langs y-asken. At hans acceleration0 betyder. At han er påvirket af to krafter tyngdekraften og luftstrøms kraften, som til sammen skal være 0. Der regnes positivt opad. Hvor g er tyngdeacclerationen Jeg vurdere at personen med udstyr ca. vejer 70 kg. kan betegnes som en luftmodstand altså er formfaktoren. Jeg forstiller mig, at personen minder om en flad rektangulær plade, når person

14 ligger i luften og ifølge databogen har denne type en forfaktor meget godt i forhold til, hvor personen befinder sig.. Den er fundet i databogen ved 20 grader celcius, hvilket passer tværsnits areal. Jeg går ud fra, at dette svare til arealet af en cirkel, da jeg regner med, at personen er størst rundt om maven omkring brystet Arealet kan findes ved fra personen og ind til centrum er der 15 cm. at 5 digits Nu sættes ind i formlen for select entry 1 Da jeg i formfaktoren har brugt 2 betydende cifre som mindste betydende cifre af alle oplysninger, skal der også bruges to betydende cifre i resultatet. Farten for luftstrømmen er et menneske over jorden., hvilket er en voldsom høj fart før luftstrømmen kan holde