Fysik

hjælp til fysik (hookes lov)

02. februar 2019 af Jessielorentsen - Niveau: C-niveau

Så jeg står med denne opgave beskrivelse og disse 3 opgaver til, som jeg abselut ikke har en ide om, hvordan jeg skal få løst. Så hvis nogen gad hjælpe mig, så ville det være fantastisk:) ! (opgaven er også vedgæftet som et bilag)

Astrid er en frisk elastikspringer der er 1,79 m høj og har en masse på 76 kg (se figur 1). Hun står på en bro over en flod hvor der er 47,7 m ned til floden og har en elastik bundet til fødderne og til broens top sådan at der er 22,9 m elastik i slap tilstand mellem hende og broen. Elastikken har en fjederkonstant der er givet ved , hvor er længden af elastikken i slap tilstand og c er en konstant for elastikken der har værdien . Elastikken er tilpasset i længden sådan at hendes hår bliver vådt, men ikke hendes ansigt, når elastikken bliver fuldt udstrakt.

a) Det sidste minut inden Astrid hentes op hænger hun stille med hovedet nedad. Hvor langt ned til vandet vil der være?

b) Estimer Astrids maksimale hastighed under elastikspringet.

c) Diskuter energiomdannelsen under elastikspringet. Del springet op i passende faser og forklar hvad der sker med energien i hver fase.

Vedhæftet fil: Eksamensopgave 2.docx

Brugbart svar (0)

Svar #1
02. februar 2019 af peter lind

a)Hendes hoved er lige over vandoverfladen så der er 0 m til hovedet. Til elastikken er der hendes højde som er 1,79 m. Jeg kan ikke tage hensyn til hvor højt oppe på benet elastikken sidder for det ved jeg ikke.

b) Den maksimale hastighed nås lige nå elastikken bremser som sker efter 22,9 m. Brug energibevarelse

Brugbart svar (0)

Svar #2
02. februar 2019 af mathon

b)
$\small 2\cdot g\cdot \Delta h=v^2-{v_0}^2\qquad \textup{hvor }v_0=0$

$\small v=\sqrt{2\cdot \left (9.82\; \tfrac{m}{s^2}\right)\cdot \left ( 22.9\; m \right ) }$

Svar #3
02. februar 2019 af Jessielorentsen

tak. Har du evt. noget til opage c?:)

Brugbart svar (0)

Svar #4
02. februar 2019 af mathon

$\begin{array}{lllll} \textup{1. fase}&\textup{frit fald p\aa \ 22.9 m}&\textup{potentiel energi oms\ae ttes gradvist til kinetisk energi}\\\\ \textup{2. fase}&\textup{opbremset frit fald}&\textup{kinetisk energi oms\ae ttes gradvist til potentiel energi i elastikken}\\\\ \textup{3. fase}&\textup{svingningsfasen}&\textup{Astrid svinger op og ned og udf\o rer d\ae mpede harmoniske svingninger}\\\\ \textup{4. fase}&\textup{h\ae ngefasen}&\textup{Astrid h\ae nger stille med h\aa ret i vand.} \end{array}$

Svar #5
02. februar 2019 af Jessielorentsen

Tak!:)

Brugbart svar (0)

Svar #6
02. februar 2019 af Eksperimentalfysikeren

#1. Den maksimale hastighed kommer ikke, når elastikken begynder at bremse. Den kommer, når kraften fra elastikken er lige så stor som tyngdekraften. Du skal udregne, hvor meget elastikken er strakt, når den giver samme størrelse kraft som tyngdekraften.

#1 og #4 Astrids hår er ikke nede i vandet i hængefasen. Det bliver vådt ved første udstrækning af elastikken.

Regn ud, hvor stor den kinetiske energi er, når elastikke lige netop er rettet ud, men stadig slap. På det tidspukt er Astrids føder 22,9m under afsatsen. Regn herfra på den harmoniske svingning. Regn den udæmpet, for der mangler oplysning om dæmpningen.

Brugbart svar (0)

Svar #7
03. februar 2019 af mathon

korrektion:

$\begin{array}{lllll} \textup{1. fase}&\textup{frit fald p\aa \ 22.9 m}&\textup{potentiel energi oms\ae ttes gradvist til kinetisk energi}\\\\ \textup{2. fase}&\textup{opbremset frit fald}&\textup{kinetisk energi oms\ae ttes gradvist til potentiel energi i elastikken}\\\\ \textup{3. fase}&\textup{svingningsfasen}&\textup{Astrid svinger op og ned og udf\o rer d\ae mpede harmoniske svingninger med h\aa rdyp }\\\ &&\textup{under de st\o rre amplituder} \\\\ \textup{4. fase}&\textup{h\ae ngefasen}&\textup{Astrid h\ae nger stille med v\aa dt h\aa r men med h\aa ret oven vande.} \end{array}$

Brugbart svar (0)

Svar #8
03. februar 2019 af mathon

$\small 2\cdot g\cdot \Delta h={v_{max}}^2-{v_0}^2\qquad v_0=0$

$\small 2\cdot \left (9.82\; \tfrac{m}{s^2} \right )\cdot( 22.9\; m)={v_{max}}^2$

$\small v_{max}=\sqrt{2\cdot \left (9.82\; \tfrac{m}{s^2} \right )\cdot( 22.9\; m)}$

Brugbart svar (1)

Svar #9
03. februar 2019 af Eksperimentalfysikeren

#8 Nej. Du går ud fra, at elastikken starter med et træk, der er størren en tyngdekraften i det øjeblik faldlængden er lig med den slappe elastiks længde. Elastikke skal strækkes et stykke før den kan udbalancere tyngdekraften.

Faserne bliver:

1. frit fald på 22,9m

2. elastikke giver opadrettet kraft, som er mindre end tyngdekraften. Afsluttes når elastikken er strakt så meget, at den netop har samme størrelse som tyngdekraften. Svingningerne begynder med denne fase.

3. efter en kvart svingning dypper Astrid håret i vandet. Elastikke når sin størsteudstrækning.

4. fortsatte svingninger, der dør langsomt ud (bemærk Astrid kan muligvis i de første svingninger komme så højt op, at elastikke bliver slap. Så længe elastikken ikke er slap, er bevægelsen en dæmpet sinussvingning. Hvis elastikken bliver slap, er der tale om frit fald med opadgående startværdi.

5. svingningerne er døet ud og Astrid hænger i den højde, hvor elastikkraften balancerer med tyngdekraften.

Brugbart svar (0)

Svar #10
04. februar 2019 af mathon

...tak for afklaring og korrektion!

Svar #11
04. februar 2019 af Jessielorentsen

jeg er stadig meget i tvivl om hvad jeg skal gøre i forhold til opgave 1. Så hvis nogen lige kunne hjælpe så ville det altså være meget rat

Brugbart svar (0)

Svar #12
04. februar 2019 af peter lind

løs ligningen mg = k*ΔL hvor ΔL er elastikkens forlængelse

Svar #13
05. februar 2019 af Jessielorentsen

Tak

Skriv et svar til: hjælp til fysik (hookes lov)

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.