Fysikk 2 eksamensoppgaver V12/H12

[MrHomme]

Jeg er enig i at vektløshet er et dårlig/forvirrende begrep, men for å sitere wikipedia:

Vektløshet er et fenomen som objekter i fritt fall opplever.

Det er hva begrepet betyr, og da må vi forholde oss til det. Et objekt i fritt fall er da per definisjon vektløst. Astronauten vil være i fritt fall mot jorda (men har en så stor fart at fallet skjer i en sirkelbane).

Jeg leste det på wikipedia jeg også, men synes fortsatt at det er håpløst. Vi får forholde oss til det ja

Jeg ser også teorien bak det, med tanke på sirkelbanen. Hvis du tenker på det på lik linje som planetene rundt sola, og månen rundt jorda, så må farten i dette frie fallet være såpass stor at man ikke blir trukket ned mot jorda. Er det jeg mener med sentrifugalkraften.

[Aleks855]

Må man ha nådd terminalhastighet for å være vektløs?

[Vektormannen]

Man blir jo trukket mot jorda, akselerasjonsvektoren peker jo rett mot jordas sentrum. Men på grunn av den høye banefarten fører den akselerasjonen ikke til noe mer enn en retningsendring.

[Vektormannen]

Må man ha nådd terminalhastighet for å være vektløs?

Nei, så lenge det er luftmotstand er man ikke vektløs, siden det ikke er fritt fall.

[Nibiru]

Her er det dessverre en oppgave til som jeg får ikke til...

1)



a) ??? (Bevegelsen uten luftmotstand ser ut jo på samme måte som med luftmotstand)

b) Farten er null? Hvilke forutsetninger har jeg gjort da?

c) Blir det bare tyngde i B? Og tyngde+luftmotstand i G?

d) 1)[tex]f(x)=-0.78x^3-0.82x^2+0.56x+0.94[/tex] Da ligger origo opp på bordet.
2)Tegner y=-0.8 og finner skjæringspunktet mellom f(x) og y. [tex]S(1.18,-0.8)[/tex]
Dvs at kula lander [tex]x_1=1.18m[/tex](vannrett) fra utgangstillingen. Blir det rett da?

e) Bevegelsen til stålkule:

[tex]x=v_{0x}t=2.4cos35*t[/tex]
[tex]y=v_{0y}t-\frac{1}{2}gt^2=2.4sin35t-\frac{1}{2}gt^2+0.94[/tex] Igjen ligger origo på bordet.
Løser jeg [tex]y(-0.8)=0.752[/tex]
Dvs. stålkula lander på gulvet etter [tex]t=0.752s[/tex].
[tex]x_2(0.752)=1.4784m [/tex]
Da lander de i avstand x fra hverandre:
[tex]x=x_2-x_1=1.4784-1.18=0.3m[/tex]
Tenker jeg riktig her?

[Vektormannen]

a) Hva kan du si om bevegelsen i x-retning? Hvordan er den i forhold til det vi forventer hvis det ikke er luftmotstand?

b) Hva er det som får deg til å tenke at farten er 0 i B? (Jeg spør ikke fordi det er feil, men heller fordi svaret egentlig vil være hvilke forutsetninger du har gjort )

c) Hvorfor tenker du at det bare er tyngden i B?

d) Ser ok ut

e) Ja, det ser ut som du tenker riktig.

[Nibiru]

Oh, jeg trodde du var en VG2 elev, MrHomme. Uansett da, så virker kanskje vektløstbegrepet litt forvirrende. Men som Vektormannen sa, så forholder jeg meg bare til det. Vil ikke gå lengre inni dybde. Bare tyngde - vektløs. Du blir jo vektløs når du er påvirket av bare tyngden, siden hvis du står opp på vekta så viser den 0 kg, siden det er ingen normalkraft. (Jeg tror at her fra kommer begrepet vektløs):

[Nibiru]

a) Hva kan du si om bevegelsen i x-retning? Hvordan er den i forhold til det vi forventer hvis det ikke er luftmotstand?

b) Hva er det som får deg til å tenke at farten er 0 i B? (Jeg spør ikke fordi det er feil, men heller fordi svaret egentlig vil være hvilke forutsetninger du har gjort )

c) Hvorfor tenker du at det bare er tyngden i B?

d) Ser ok ut

e) Ja, det ser ut som du tenker riktig.

a) Ok, jeg vet hvertfall at med luftmotstand får kula en akselerasjon i x-retning ([tex]a_x[/tex]), mens uten er [tex]a_x=0[/tex]. Kan jeg dermed si at uten luftmotstand ville vi ha fått [tex]\Delta{x}=konstant[/tex]? Altså hvis jeg ser på x-verdiene i tabellen, ser jeg at [tex]\Delta{x}[/tex] blir stadig mindre, altså den varierer og er ikke konstant. Derfor har vi luftmotstand. Hva er det du tenker på?

b) Ærlig, så vet jeg bare at i toppunktet er farten null (ekstremalpunkt). Men hvorfor.. fordi på toppen må summen av kreftene være null?

c) Må summen av kreftene være null på toppen? Blir det da luftmotstand L og tyngde G i B (de er like store men motsatt rettet)? Mens i G, er tyngden større enn lutftmotstand?

EDIT: Nå tenker jeg at det kan ikke være luftmotstand i B, siden farten er null der. ([tex]L=kv[/tex]). Men hvordan kan farten være null, hvis [symbol:sum] F [symbol:ikke_lik] 0? Jeg føler at jeg har glemt noe fra fysikk 1..

[Vektormannen]

a) Ja, akkurat det jeg tenkte på.

b) Så det du har forutsatt er altså da (blant annet?) at B er topp-punktet, ikke sant? (Vi vet jo ikke hva som er tilfelle i tidsintervallene som er mellom hvert bilde som er tatt. Det er jo ikke sikkert at det er akkurat i B.)

c) I a) argumenterte du for at [tex]\Delta x[/tex] avtar. Er ikke det på grunn av luftmotstand (i x-retning) da? Altså en kraft som da også må virke i B?

Til redigeringen: Fartens y-komponent er 0, men det er da fortsatt bevegelse i x-retning, er det ikke?

[Nibiru]

b) Står det ikke i oppgaven at B er toppunktet? Over spørsmål a): "Punktet B er øverst i banen".
Ok nå tror jeg at jeg begynner å forstå bevegelsen. Farten er ikke null på toppen, men det er [tex]v_y=0[/tex] på toppen. Det betyr at farten i B er lik den vannrette farten i B. Og den kan jeg ikke regne ut uten å kjenne noe om lutfmotstand. Da må jeg se bort fra den? Blir farten da [tex]v=\frac{s}{t}=\frac{\Delta{x}(A,B)}{0.1}[/tex] ?

c) I B: Tyngde(loddrett nedover) og Luftmotstand(vannrett mot høyere?)
G: (Tyngde(loddrett nedover) og Luftmotstand(loddrett oppover og vannrett mot høyere?)

[Vektormannen]

Huff, roter visst i dag. Jeg leste b) som at du skulle finne topp-punktet eller noe sånt. Når det gjelder å regne ut farten så blir jo det en annen sak ja. Da må man gjøre noe slikt du gjør, men så kan man jo spørre seg om det gir det mest korrekte resultatet. Du regner altså ut gjennomsnittsfarten på tidsintervallet mellom A og B. Vil den egentlig være representativ for farten i B? (Husk: Vi vet at farten avtar hele tiden pga. luftmotstand, så farten vil være mindre i B enn i noe annet punkt mellom A og B.) Kan det være et annet tidsintervall som gir et bedre estimat?

EDIT: Poenget mitt er at den gjennomsnittsfarten du regner ut ikke vil være farten i B, men heller farten omtrent i punktet som er midt mellom A og B. Er du med på den tankegangen?

c) Enig . I punktet G har du da egentlig dekomponert luftmotstanden. Nettoluftmotstand blir i stikk motsatt retning av hastighetsvektoren (altså tangentretning).

[Nibiru]

Jaja, jeg skjønner hva du mener. Slik har jeg tenkt jeg og. Farten jeg regner ut er gjennomsnittsfarten mellom A og B. Og det tror jeg det nærmeste resultatet du kan få. Jeg tror heller ikke at farten i intervallet B og C vil gi mer nøyaktig fart.
Men jeg tror at det er nok for meg for idag. Skal gå å legge meg nå

Vil bare takke til deg, Vektormannen, for dine store innsats. Jeg setter veldig stor pris på at du(og de andre) bruker sin egen tid for å hjelpe meg.

[Vektormannen]

Hva med å ta snittet over intervallet fra A til C da?

(Ingen problem! Det er bare sunt for min del å få repetert fagstoffet, er lenge siden jeg har holdt på med fysikk nå. Og som fremtidig lærer er det jo bare god trening.)

[Nibiru]

Åh ja, intervallet A,C vil kanskje gi det beste resultatet.

Dette må være den siste oppgaven jeg kommer til å spørre om..


a) Bevaring av energi. [tex]v=sqrt{2gh}=170km/h[/tex]. Er dette det dem spør om?

b) Det virker tyngde, normalkraften og friksjon.

[tex]G_x-R=ma[/tex]

[tex]mgsin\alpha-{\mu}N=ma[/tex]

[tex]mgsin\alpha-{\mu}mgcos\alpha=ma[/tex]

[tex]g(sin\alpha-{\mu}cos\alpha)=a[/tex]

Må jeg hente vinkelen ut fra den gulle tabellen? Altså vinkelen er 11 grader?

Hvis ja får jeg [tex]a=1.77m/s^2[/tex]

c) [tex]W_R=F*s*cos180=-Rs=-{\mu}mgcos\alpha*50=-3.3kJ[/tex]
Jeg føler at dette er ikke riktig..

d) 1) Her sitter jeg ganske fast. Rett og slett får ikke til. Det er hvertfall tyngden og normalkraften som virker.

2) Hvis jeg kjenner tyngden og normalkraften kan jeg finne [tex]\sum{F}[/tex]. Da tror jeg at jeg har farten:

[tex]\sum{F}=ma=m\frac{v^2}{r}[/tex]

[Vektormannen]

a) Ja, jeg tolker det også slik.

b) Ja, ser riktig ut.

c) Hvorfor føler du at det ikke er riktig? Det arbeidet friksjonen gjør er mekanisk energi som går tapt. Jeg tror hvertfall det du har gjort skal være riktig.

d) 1) Ja, de to virker. Siden vi ser bort fra friksjon så er det vel ingen flere heller. Tyngden regner jeg med du kan finne? Hvordan kan du finne normalkraften? (Hint: Tegn en "kraft-trekant")

2) Denne tar du sikkert når du har gjort 1.