Göteborgs Universitet2001-10-13
Fysiska Institutionen 8.45-13.45
Plats:     
Tentamen för MIN200, Naturvetenskaplig Problemlösning
("Från Galileo till Hawking", Introduktionskurs, fysik, 3p)
Examinator: Ann-Marie Pendrill, tentamensjour: Sten Salomonson, 338 18 86
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 2001-10-22
Granskning: Efter överenskommelse
Lösningsskisser kommer att finnas på http://fy.chalmers.se/~f3aamp/teaching/np/tenta01.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 tisdag är det nymåne. Rita en bild som visar jordens, månens och solens läge vid nymåne och 1, 2 och 3 veckor senare.
(1p)
2) Diskmedel minskar vattens ytspänning, (energi / ytenhet) så att det blir lättare att blåsa såpbubblor. Använd dimensionsanalys för att få fram ett samband mellan ytspänning, , övertryck, p, inne i bubblan och bubblans radie. (Tryck är kraft/ytenhet.) Vilken form får den gemensamma ytan när en större bubbla förenar sig med en mindre (men de är fortfarande två bubblor)? (Rita figur!)
(2p)
3) Ett barn åker pulka nedför en backe som lutar 20o.
a) Om glidfriktionskoefficienten är 0.085 mellan pulkan och snön, hur stor blir accelerationen?
b) Hur mycket lutar backen om barnet glider med konstant fart?
Rita ut de krafter som verkar på barnet i de två fallen.
(2p)
4) En spindel med massa ms drar en silkestråd med försumbar massa rund en pinne på höjd h över marken. Det är dagg och tråden kan glida friktionsfritt över pinnen. Spindeln väntar på marken tills en fluga med massa mf landar på tråden. Flugan är tyngre än spindeln, så om spindeln inte gör något så kommer flugan att falla ned mot spindeln som då accelereras uppåt.
a) Rita ut krafterna och beräkna accelerationen.
b) Hur snabbt måste spindeln accelerera uppåt för att flugan skall hänga stilla?
(2p)
5) 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)

 

6) I Pariserhjulet åker man sakta runt i en cirkelrörelse kring en vertikal axel.

a) Rita en bild av hjulet och sätt ut åtta punkter markerade A-H, där A är högst upp. Markera krafterna som verkar på en person i de olika punkterna.

b) Figuren visar accelerometerdata med accelerometern riktad ned mot sätet. Skalan är vald så att -1 svarar mot -g (dvs vila eller likformig, rätlinjig rörelse) och 0 mot tyngdlöshet. Tidsaxeln är graderad i sekunder. Utnyttja figuren för att bestämma omloppstiden, centripetalaccelerationen och hjulets diameter?

c) Lisa väger 50 kg och åker i Pariserhjulet. Hur stort är hennes rörelsemängdsmoment med avseende på rotationsaxeln?

(3p)
7) I boken "Möte med Rama" beskriver Arthur Clarke en rymdstation som roterar för att få konstgjord gravitation som liknar jordens. a) Om stationen har radien 1000 m, hur fort måste stationen rotera för att invånarna vid stationens yta skall vara lika tunga som på jorden? b) En av stationens invånare klättrar på en stege och tappar en skruvmejsel då han kommit 200 m upp. Gör en skiss som visar hur skruvmejseln rör sig tills den når golvet. Hur lång tid tar det tills skruvmejseln når golvet?
(2p)
8) 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. En meterstav har en 1kg vikt upphängd i ena änden och balanserar över ett stöd vid 25-cm markeringen. Hur stor är meterstavens massa?
    a) 0.5kg   b) 1kg   c) 1.5 kg   d) 2 kg.   __________

  2. 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

  3. 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?
    a) Ja b) Nej c) Går inte att avgöra från de givna uppgifterna

  4. 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!)

  5. Vid vilken av punkterna i satellitbanan till höger kommer satellitens rörelsemängdsmoment att ändras mest?

  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. Snobben, som väger 5kg, står på en flat båt som väger 20 kg. Han går 2m till vänster (relativt båten) och stannar sedan. Hur långt har Snobben flyttat sig i förhållande till Linus som står på stranden.
    a) 0m   b) 0.4 m   c) 0.5 m  
    d) 1.5m   e) 1.6m   f) 2m

  8. När bollen rullar nedför backen i figuren så
    1. ökar farten medan accelerationen minskar
    2. minskar farten medan accelerationen ökar
    3. ökar både fart och acceleration
    4. är både fart och acceleration konstanta
    5. minskar både fart och acceleration

  9. 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)

  10. 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   ____

  11. En lång metallskena balanserar som en gungbräda. På skenan ligger en golfboll till vänster och en tyngre biljardboll till höger med en hoptryckt fjäder emellan. När fjädern löses ut så börjar bollarna rulla ifrån varandra. Åt vilket håll kommer gungbrädan att tippa? (Kommentera gärna)
    a) Åt höger   b)Åt vänster   c) inte alls   d) omöjligt att veta     ____

  12. Figuren till höger visar en akrobat som hoppat uppåt från en trampolin med rörelsemängdsmomentet noll. Finns det något sätt för honom att landa på ryggen som i figuren nedan? (Kommentera gärna ditt svar med ett par ord!)

    Lycka till
    Ann-Marie