Tentamen, Från Galileo till Hawking, 9 novemver 2002

Tentamen för FYP010, Mekanik 3p, och MIN200, Naturvetenskaplig Problemlösning ("Från Galileo till Hawking", Introduktionskurs, fysik, 3p)
Göteborgs Universitet	2002-11-09
Fysik och Teknisk Fysik	Plats: M
	Tid 8.45-13.45

Examinator:	Ann-Marie Pendrill
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 2002-11-27
Granskning:	Efter överenskommelse
Lösningsskisser	kommer att finnas från 10 november på http://fy.chalmers.se/~f3aamp/teaching/np/omtentanp02.html
Införda beteckningar skall förklaras. Numeriska svar skall avrundas och ges med enhet. Figurer skall ritas vid behov. Lösningar skall motiveras (utom i uppgift 8). För Godkänt krävs 8.5 poäng, för Väl Godkänt krävs 13.5 poäng. Maximalt antal poäng är 18.

1) På måndag är det halvmåne med högra halvan belyst. Rita en bild som visar jordens, månens och solens läge på måndag och 1, 2 och 3 veckor senare.
	(1p)
2) På en cirkus skjuts en mänsklig kanonkula ut med farten 35km/h i en vinkel 40^o. Om han lämnar kanonen 1m över marken och landar på ett nät 2m över marken, hur länge är han då i luften.
	(2p)
3) När Apollo-astronauterna landade på månen och provade hur det kändes att vara utsatta för en sjättedel av den vanliga tyngdkraften, stannade en astronaut kvar i bana runt månen. Under halva tiden befann han sig bakom månen, avskuren från kommunikation med resten av mänskligheten. Hur länge varade detta ensamma tillstånd varje varv? Banan kan anses vara nära månen, och man behöver inte ta hänsyn till att tyngdaccelerationen avtar. Månens radie är 1.74^. 10⁶m.
	(2p)
4) Ett 460 kg piano skall lastas in i en lastbil med lastutrymme 1.9m över marken. Man skjuter pianot uppför en ramp. Jämför det arbete som krävs för att skjuta upp pianot om lutningen är 15^o resp 30^o om friktionskoefficienten mellan piano och ramp är 0.62.
	(2p)
5) En bil som åker 50 km/h kolliderar med en lastbil och motorhuven trycks in 1.1m medan bilen stannar helt. Föraren bär säkerhetsbälte. Det gör däremot inte passageraren som istället fortsätter sin likformiga, rätlinjiga rörelse tills han träffar instrumentbrädan som trycks ihop 5.0cm. Jämför de accelerationer och krafter som föraren och passageraren utsätts för av säkerhetsbälte resp. instrumentpanel.
	(2p)
6) På ett nöjesfält finns en loop. Antag att man är tyngdlös högst upp. Rita ut de krafter som verkar på den som åker, högst upp, längst till höger i loopen och på en valfri plats. Åt vilket håll är accelerationen riktad och hur tung känner man sig i de olika lägena?
	(3p)

7) Om en vecka har Lisebergstornet blivit julgran. Från tornet hänger ett antal ljuskedjor. Uppskatta kraften från vinden på en kedja. Använd dimensionsanalys för att ta fram ett samband mellan kraften pga luftmotståndet, luftens densitet, hastigheten och föremålets area. Luftens densitet är c:a 1.29kg/m³ och den dimensionslösa konstanten i sambandet är av storleksordning 1. Kedjorna hålls fast vid marken av betongklumpar. Uppskatta hur tunga de behöver vara för att kedjorna inte ska glida iväg.

(3p)

8) Denna uppgift består av 9 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.

När väger badkaret mest?
1. När det är fullt till randen med vatten
2. När det är fullt till randen med vatten, men också har en båt som flyter i det
3. Väger lika mycket i båda fallen
4. Omöjligt att säga
En fullt påklädd person står alldeles stilla på helt friktionsfri is i mitten av en frusen damm. Finns det något sätt för honom att komma till stranden? (Isdubbarna har blivit kvar hemma!)
1. Nej, det skulle strida mot energiprincipen
2. Nej, eftersom isen är friktionsfri kan han inte sätta sig själv i rörelse.
3. Ja
Två likadana flaskor rullas nedför ett lutande plan. En flaska är full med sand och den andra med vatten. Vilken flaska kommer snabbast ner?
1. Flaskan med vatten
2. Flaskan med sand
3. Lika fort
En flaska full med sand och en studsboll (som inte har någon luft i sig) rullas nedför ett lutande plan. Kommer bollen eller flaskan först ned?
1. Flaskan kommer först
2. Bollen kommer först
3. De rullar lika fort
4. Det beror på relationen mellan bollens och flaskans radie
Attraktionen Kulingen på Liseberg är som en stor gunga, där du sitter 13 meter från axeln i centrum. Du passerar nedersta punkten med ett intervall på ungefär 3.9 sekunder. Om du istället hade suttit i en vanlig gunga med 13 m långa rep skulle svängningarna ta
1. Längre tid
2. Lika lång tid
3. Kortare tid
Du har köpt en helium-ballong och tagit med den på bussen. Du håller ballongen i ett snöre och den är rakt över din hand. När bussen börjar köra framåt...
1. ... går ballongen i "förväg" och rör sig alltså framåt i bussen.
2. ... forsätter ballongen att vara rakt över din hand.
3. ... kommer ballongen efter och rör sig bakåt i bussen.
Antag att en öppen järnvägsvagn rullar friktionsfritt i ösregn som faller rakt nedåt. I botten på vagnen finns ett hål där vatten rinner ut. Hur kommer vagnens fart att påverkas?
a) Öka b) minska c) vara oförändrad d) Beror på hur stort hålet är
Regnet har slutat, men vattnet fortsätter att rinna ut genom hålet i botten. Hur kommer vagnens fart att påverkas?
a) Öka b) minska c) vara oförändrad d) Beror på hur stort hålet är
Gedanken sitter i sitt rymdskepp och känner sig tyngre än vanligt. I sidan på rymdskeppet sitter en ljuskanon och Gedanken skjuter mot en måltavla på andra sidan. Ljusstrålen kommer att träffa
1. mitt i prick, eftersom såväl ljuskanon som måltavla accelereras
2. strax framför mitten på måltavlan, eftersom ljuskanonen accelereras
3. strax bakom mitten på måltavlan, eftersom måltavlan accelereras

	Lycka till
	Ann-Marie