Exempelprov Fysik 1 HT 2012 Del A: Teoriuppgifter

Sjöbris är för båtfolk ett välkänt fenomen, som uppträder längs kusten och stora sjöar. Sjöbris bildas soliga sommardagar när land värms upp mer än hav.

a) Förklara varför det bildas sjöbris. Din förklaring ska innehålla en förtydligande bild.

b) Varför värms land upp mer än hav? Ge en fysikalisk förklaring till detta.

På bilden ser du en sektion av en modern solfångare.

Du ska ta reda på om det är möjligt att lagra solens värme under sommaren och omsätta denna till uppvärmning av ett hushåll under den kalla årstiden.

En metod är att under sommarmånaderna nyttja solljuset till att värma vatten som sedan lagras i en isolerad bassäng. På vinterhalvåret kan sedan denna överskottsvärme användas till uppvärmning av huset. Använd de uppgifter som står i faktarutan för att besvara frågorna.

a) Hur stor volym vatten i en isolerad vattentank behövs för att lagra solenergin?

b) Är denna typ av energilagring realistisk?

Efter kärnkraftsolyckan i Tjernobyl 1986 spreds bland annat den radioaktiva isotopen  $^{137}\text{Cs}$¹³⁷Cs  i vissa delar av Sverige.

a)  $^{137}\text{Cs}$¹³⁷Cs  sönderfaller med  $\beta^-$β⁻-sönderfall. Skriv formeln för sönderfallet.

b) Hur många procent av denna isotop finns fortfarande kvar?

I ett skåp på fysikinstitutionen hittar man ett gammalt strontiumpreparat  $^{90}\text{Sr}$⁹⁰Sr  som är  $14$14  år gammalt. Ett mätprotokoll visar att man då uppmätte aktiviteten  $2780$2780  pulser/min vid en bakgrundsstrålning på  $210$210  pulser/minut.

Hur många pulser/min bör man uppmäta idag, om bakgrundsstrålningen är densamma?

Nedan finns angivet tre stycken nuklider som har masstalet  $23$23. Beräkna bindningsenergin/nukleon för dessa tre nuklider.

Vilken slutsats kan du dra av dina beräkningar?

Lille Albert som väger  $28$28  kg möter en liten vagn med massan  $15$15  kg som kommer rullande rakt mot honom med en hastighet av  $3,5$3,5  m/s. Han hoppar upp på den och därvid stannar vagnen.

Vilken hastighet hade Albert då han hoppade upp?

Ett tändstift i en bilmotor har två elektroder, en mittelektrod  $A$A  och en sidoelektrod  $B$B  (se figur). Avståndet mellan elektroderna (det så kallade gnistgapet) är  $0,7$0,7  mm. Då fältstyrkan mellan elektroderna är  $3$3  MV/m uppstår en gnista.

Hur stor är spänningen över elektroderna vid denna fältstyrka?

Anna och Sofia är på väg till ett tivoli och får syn på en varmluftsballong. Anna, som kan sin fysik, förklarar hur den kan sväva i luften.

Väl framme på tivolit köper Sofia en ballong fylld med helium. Hon måste hålla fast ballongen för att den inte ska flyga iväg. ”Varför har ingen uppfunnit en gas så att en liten tivoliballong kan sväva iväg med mig?” undrar Sofia.

Vad tycker du att Anna ska svara? Går det eller går det inte?
Utveckla de fysikaliska skälen.

Emma och Oskar ska ta sig upp till toppen av ett berg. Emma väljer en kort och brant stig medan Oskar går längs en lång och svagt lutande stig upp till toppen. På toppen börjar de diskutera vem av dem som ökat sin lägesenergi mest.

Vad säger du? Motivera!

För att kunna bestämma laddningen på två små lätta silverfärgade kulor utförde man följande försök. Kulorna, som var likadana, vägde  $26$26  mg vardera. Kulorna träddes upp på en nylontråd och laddades på ett sådant sätt att de fick lika stora laddningar. Den övre kulan svävade då fritt en bit över den andra. Kulorna löpte friktionsfritt på nylontråden. Avståndet mellan kulornas centra uppmättes till  $2,9$2,9  cm.

Vilken laddning hade vardera kulan?

Ett av Sveriges största vattenkraftverk, Stornorrfors i Umeälven, har en fallhöjd på  $75$75  m.

Hur stor effekt kan utvinnas i kraftverket om vattenflödet är  $930$930  m$^3$³/s och verkningsgraden är  $85$85 %?

Du kan anta att  $1$1  m$^3$³  vatten väger  $1$1  ton.

Diagrammet visar hastigheterna för en Saab och en Volvo som färdas åt samma håll på en tvåfilig genomfartsgata. Vid tiden  $t=0$t=0  befinner sig båda bilarna precis vid ett trafikljus som just då slår om till grönt ljus. Tjugo sekunder senare passerar Saaben en vägkorsning.

a) Beskriv i ord rörelsen för var och en av de två bilarna under de  $20$20  sekunderna.

b) Beräkna hur långt det är mellan trafikljuset och vägkorsningen.

c) Vilken av bilarna kommer först till vägkorsningen och hur stort är försprånget vid  $t=20$t=20  s?

Snöskor ger dig möjlighet att gå i lös snö utan att du sjunker igenom. Trycket mot snön bör dock inte överstiga  $5,5$5,5  kPa för att man inte ska sjunka så djupt. Vilken är den minsta area en snösko bör ha för att du ska kunna gå i lössnö?

Planeringslaboration: Okänd vätska

I denna uppgift ska du göra en planering av ett experiment som hjälper dig att identifiera en okänd vätska.

Förutsättningar

Bilden nedan visar den utrustning du har tillgång till: Våg, termometer, mätcylinder, tidtagarur, kokplatta med känd effekt, kastrull och egen tabell-formelsamling.

Planering

Två egenskaper som man kan mäta för att identifiera en vätska är kokpunkten och specifik ångbildningsvärme.

Beskriv experiment där du bestämmer andra egenskaper för vätskan. Dessa egenskaper kan sedan jämföras med tabellvärden.

Din beskrivning ska innehålla

• de storheter och samband som du behöver använda.
• de mätningar som du behöver göra och hur mätningarna görs.
• de beräkningar som du behöver göra.
• diskussion om felkällor och hur dessa påverkar resultatet.