Exempel uppgift

FörberedandeFysik

Versionen från 8 januari 2010 kl. 13.31

Exempeluppgift

Detta är ett exempel på en inlämningsuppgift i Internetfysikkursen. Denna uppgift är alltså inte den inlämningsuppgift som du ska göra, utan den får du tillgång till först när du fått godkänt på alla slutprov.

Uppgifter

E1. Leta reda på tillverkarens tekniska produktfakta för en värmepump som marknadsförs för enfamiljshus. (Det finns mycket på webben.) Värmepumpars prestanda brukar anges för några olika driftsförhållanden med en viss standardtemperatur på den varma sidan och en viss standardtemperatur på den kalla sidan. (Det förklaras ofta i en liten fotnot till en tabell.) Du ska genomföra denna uppgift för en enda uppsättning temperaturer och inte för samtliga driftsförhållanden som förekommer på faktabladet.

1. <Identifiera effekter motsvarande Qvarm och Win samt värmefaktorn COPvp. Var noga med mätenheter.Kontrollera att de givna värdena för dessa storheter överensstämmer med definitionen av värmefaktorn. (Eventuellt kan du tvärtom behöva beräkna den tredje storheten utifrån givna värden för enbart två storheter.)
2. Beräkna den värmeeffekt som värmepumpen tar från den kalla sidan, t.ex. jord eller berggrund.
3. Ger den andra huvudsatsen en möjlighet att beräkna en undre gräns, (COPvp > · · · ), ett exakt värde, (COPvp = · · · ), eller en övre gräns, (COPvp < · · · ), för värmefaktorn? Genomför denna uppskattning och jämför med pumpens verkliga värmefaktor.

E2. Du är ute och paddlar kanot på en sjö. En morgon startar du från ditt nattläger vid stranden och paddlar först 240m i en riktning som ligger 32� söder om riktningen rakt åt öster för att handla i en affär, vars läge du sett markerat på en karta. På kartan har du kunnat mäta ut den angivna längden.

När du paddlar tillbaka, så paddlar du först en sträcka b i en riktning som ligger 48� norr om riktningen rakt åt väster; därefter paddlar du en sträcka c i en riktning som ligger 62� söder om riktningen rakt åt väster, varefter du är tillbaka i lägret. Riktningarna mäter du med din kompass, men du vet inte längderna för de sträckor du paddlar på tillbakavägen.

Använd vektorer för att bestämma längderna b och c.

E3. En plastlinjal är drygt 20 cm lång. Vid markeringen för 10 cm finns ett hål i linjalen i vilket man kan sticka in t.ex. en stoppnål. Denna fungerar då som en axel kring vilken linjalen blir vridbar. En metallstav S och en motvikt M håller varandra i jämvikt, när de är placerade som i figuren. Båda hänger i mycket tunna trådar. Metallstavens volym är 10,0 cm3.

En bägare med vätska placeras så att metallstaven i sin helhet blir omgiven av vätskan. För att återställa jämvikten hänger man vid lämpliga skalstreck (se figuren nedan) små ståltrådar med massorna 0,1 g, 1 g och 10 g.

Bestäm vätskans densitet om, som i figuren, ståltrådarna måste hängas på avstånden 3 cm, 7 cm respektive 8 cm från vridningsaxeln.

E4. En elektrisk krets består av tre seriekopplade komponenter, en spole med resistansen 60 och induktans 0,05 H, en resistor med resistansen 100 samt en kondensator med kapacitansen 4,0 μF.

Kretsen ansluts till 200 V, 400 Hz. Beräkna strömmen i kretsen till belopp och fas i förhållande till spänningen.

E5. Ett blixtnedslag består i allmänhet av 4–5 urladdningar efter varandramedkorta mellanrum(50 ms). Antag att en av dessa urladdningar transporterar 5C över en potentialskillnad av 100MV mellan moln och mark under loppet av 10 μs. Beräkna den genomsnittliga strömmen, energitransporten och den genomsnittliga effekt som utvecklas.