Fysik
2opg. kan i tjekke efter?
17. oktober 2004 af
Duc_de_monde (Slettet)
Fra eksamensopgaver i fysik 94-97.
OPGAVE 1 - Sort hul
(s. 19)
Under optagelsen af spektrene modtog Hubble-teleskopet lys fra et bestemt område i galaksen M87. Ved bølgelængden 505 nm var den modtagne effekt 2,5*10^-18 W.
a) Hvor mange fotoner modtog Hubble-teleskopet i løbet af 10 sekunder ved bølgelængden 505 nm?
Ud fra spektrene har man fundet, at stof i afstand 5,7*10^17 m fra centrum af galaksen M87 bevæger sig i en cirkel omkring centrum med den konstante fart 7,5*10^5 m/s.
b) Beregn omløbstiden for dette stof.
c) Bestem forholdet mellem massen af det sorte hul og Solens masse.
OPGAVE 2 - Gnidningskaloriometer
(s. 34)
En figur bestående af en aluminiumsskive oven på et apparat (klods), imellem et isolerende lag kork.
Al skivens masse er 18g. Den specifikke vermekapacitet er 896 J/(kg*K)
a) Beregn aluminiumskivens varmekapacitet.
Apparatet fastspændes til en fjeder, som forlænges 9,7cm fra ligevægtsstillingen.
Ved at give slip trækkes apparatet af fjederen, medens temperaturen stiger i fjederen pga. gnidningen. Man kan regne med at tabet i potentiel enegi i fjederen er lig med tilvæksten i indre energi i skiven. Fjederkonstanten er 650 N/m.
b) Bestem temperaturstigningen i Al-skiven.
Igen foretages samme eksperiment. Fjederen forlænges 7,5cm fra ligevægtsstillingen, apparatet slippes, og det glider ind mod væggen. Ligevægststillingen passeres, og apparatet bevæger sig yderligere 2,3cm i samme retning. Under bevægelsen stiger temperaturen i Al-skiven 65 mK.
c) Hvor stor er procentdel af den udviklede varme afsættes som indre energi i skiven?
Massen af apparatet med med lod er 5,5 kg.
d) Hvad var apparatets fart i fjederens ligevægtsstilling?
--------------------------------------------
Puha det var en ordentlig omgang skriveri.
Mine udregninger er:
OPGAVE 1.
a)
f = c/lamda (1) og f = E/h (2)
(2,5*10^-18 J/s * 10 s) / (6,6260755*10^-34 Js) = 3,77*10^16 fotoner. Ved brug af (2)
men ved at bruge (1), får jeg:
(3,0^8 m/s / 505^-9m) * 10s = 5,45*10^15 fotoner.
Det er lidt mærkeligt idet begge resultater burde have ens frekvens.
Ved at anvende: E = (c*h)/lamda får jeg også et andet tal, 3,61* 10^-14 J.
Hvad er gået galt her?
b)
(2 * pi * r) / v = T
(2pi * 5,7* 10^17m) / 7,5*10^5 m/s = 4,77*10^12 s.
c)
(v^2*r)/G = M (1)
Sort hul:
((7,5*10^5 m/s)^2 * 5,7*10^17m) / 6,67*10^11 (Nm^2)/kg^2 = 4,807* 10^39 kg.
Sol: forudsat at Jordens bane om solen er cirkulær, hvilket den ikke er (eliptisk).
v = (2pi * r) / T <=> (2pi*1,50*10^11m) / 315576005 s = 29865,31916 m/s
<=> udfra (1)
= 2,006*10^30 kg
forholdet er 1 : 2396*10^9
OPGAVE 2
a) C = mc <=> 0,018kg * 896 J/(kg*K)=16,128 J/K.
b) Epot = 0,5*k*x^2 (1)
0,5 * 650N/m * 0,097m ^2 = 3,057925 J.
Q/C = delta T <=> 3,057925J / 16,128 J/K = 0,1896 K.
c) Epot = 0,5*k * (x-xo)^2 <=>
0,5* 650N/m * (0,075-(-0,023))^2 m = 3,1213J. <=>
Q/C = delta T <=> 3,1213J / 16,128 J/K = 0,1935K. <=>
0,065K / 0,1935K * 100% = 33,59% omsættes til termisk energi.
d) F/m = a <=>
F = (0,5*650N/m*0,075^2m)=1,828125N
1,828125N / 5,5 kg = 0,33 m/s^2
--------------------------------------------
Håber en venlig og tålmodig sjæl kan kigge dette igennem for fejl, det ville være en stor hjælp. Spørg evt. hvis nogen står uklart eller uforståeligt.
mvh Le Duc
PS: Afleveringen er til imorgen, så hjælpen bør komme denne dag, hvis den skal have en direkte nytte. ;)
OPGAVE 1 - Sort hul
(s. 19)
Under optagelsen af spektrene modtog Hubble-teleskopet lys fra et bestemt område i galaksen M87. Ved bølgelængden 505 nm var den modtagne effekt 2,5*10^-18 W.
a) Hvor mange fotoner modtog Hubble-teleskopet i løbet af 10 sekunder ved bølgelængden 505 nm?
Ud fra spektrene har man fundet, at stof i afstand 5,7*10^17 m fra centrum af galaksen M87 bevæger sig i en cirkel omkring centrum med den konstante fart 7,5*10^5 m/s.
b) Beregn omløbstiden for dette stof.
c) Bestem forholdet mellem massen af det sorte hul og Solens masse.
OPGAVE 2 - Gnidningskaloriometer
(s. 34)
En figur bestående af en aluminiumsskive oven på et apparat (klods), imellem et isolerende lag kork.
Al skivens masse er 18g. Den specifikke vermekapacitet er 896 J/(kg*K)
a) Beregn aluminiumskivens varmekapacitet.
Apparatet fastspændes til en fjeder, som forlænges 9,7cm fra ligevægtsstillingen.
Ved at give slip trækkes apparatet af fjederen, medens temperaturen stiger i fjederen pga. gnidningen. Man kan regne med at tabet i potentiel enegi i fjederen er lig med tilvæksten i indre energi i skiven. Fjederkonstanten er 650 N/m.
b) Bestem temperaturstigningen i Al-skiven.
Igen foretages samme eksperiment. Fjederen forlænges 7,5cm fra ligevægtsstillingen, apparatet slippes, og det glider ind mod væggen. Ligevægststillingen passeres, og apparatet bevæger sig yderligere 2,3cm i samme retning. Under bevægelsen stiger temperaturen i Al-skiven 65 mK.
c) Hvor stor er procentdel af den udviklede varme afsættes som indre energi i skiven?
Massen af apparatet med med lod er 5,5 kg.
d) Hvad var apparatets fart i fjederens ligevægtsstilling?
--------------------------------------------
Puha det var en ordentlig omgang skriveri.
Mine udregninger er:
OPGAVE 1.
a)
f = c/lamda (1) og f = E/h (2)
(2,5*10^-18 J/s * 10 s) / (6,6260755*10^-34 Js) = 3,77*10^16 fotoner. Ved brug af (2)
men ved at bruge (1), får jeg:
(3,0^8 m/s / 505^-9m) * 10s = 5,45*10^15 fotoner.
Det er lidt mærkeligt idet begge resultater burde have ens frekvens.
Ved at anvende: E = (c*h)/lamda får jeg også et andet tal, 3,61* 10^-14 J.
Hvad er gået galt her?
b)
(2 * pi * r) / v = T
(2pi * 5,7* 10^17m) / 7,5*10^5 m/s = 4,77*10^12 s.
c)
(v^2*r)/G = M (1)
Sort hul:
((7,5*10^5 m/s)^2 * 5,7*10^17m) / 6,67*10^11 (Nm^2)/kg^2 = 4,807* 10^39 kg.
Sol: forudsat at Jordens bane om solen er cirkulær, hvilket den ikke er (eliptisk).
v = (2pi * r) / T <=> (2pi*1,50*10^11m) / 315576005 s = 29865,31916 m/s
<=> udfra (1)
= 2,006*10^30 kg
forholdet er 1 : 2396*10^9
OPGAVE 2
a) C = mc <=> 0,018kg * 896 J/(kg*K)=16,128 J/K.
b) Epot = 0,5*k*x^2 (1)
0,5 * 650N/m * 0,097m ^2 = 3,057925 J.
Q/C = delta T <=> 3,057925J / 16,128 J/K = 0,1896 K.
c) Epot = 0,5*k * (x-xo)^2 <=>
0,5* 650N/m * (0,075-(-0,023))^2 m = 3,1213J. <=>
Q/C = delta T <=> 3,1213J / 16,128 J/K = 0,1935K. <=>
0,065K / 0,1935K * 100% = 33,59% omsættes til termisk energi.
d) F/m = a <=>
F = (0,5*650N/m*0,075^2m)=1,828125N
1,828125N / 5,5 kg = 0,33 m/s^2
--------------------------------------------
Håber en venlig og tålmodig sjæl kan kigge dette igennem for fejl, det ville være en stor hjælp. Spørg evt. hvis nogen står uklart eller uforståeligt.
mvh Le Duc
PS: Afleveringen er til imorgen, så hjælpen bør komme denne dag, hvis den skal have en direkte nytte. ;)
Svar #1
17. oktober 2004 af Duc_de_monde (Slettet)
Er der en fysiker til stede, jeg gentager, er der en fysiker til stede. ;)
Svar #2
17. oktober 2004 af Peden (Slettet)
2) a + b + c ser umiddelbart rigtige ud (fremgangsmåden)
Men du glemmer vist hvad der bliver spurgt om i opgave d, du skal finde farten, ikke accelerationen.
Men du glemmer vist hvad der bliver spurgt om i opgave d, du skal finde farten, ikke accelerationen.
Svar #3
17. oktober 2004 af Duc_de_monde (Slettet)
Jeg mener da at:
fart = acceleration - a
hastighed = velocity - v
Anyway, hvad med opgave 1, det er især a'eren jeg har mine tanker ved.
fart = acceleration - a
hastighed = velocity - v
Anyway, hvad med opgave 1, det er især a'eren jeg har mine tanker ved.
Svar #4
19. oktober 2004 af zIOn (Slettet)
fart = |hastighed| (numerisk værdi af hastigheden, således at en bil f.eks. ikke kan have negativ fart, kun negativ hastighed ift bevægelsesretningen.)
Skriv et svar til: 2opg. kan i tjekke efter?
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.