Fysikk
Akselerert bevegelse, oppgave fra eksamen i fysikk 2 høst 2012
25. mars 2013 av
flowerpower (Slettet)
Denne oppgaven dreier seg om akselerert bevegelse.
I Idrettsgrenen bobsleigh kjører man på en kjelke ("bob") nedover en islagt bane. Banen har fall og svinger som gjør at både fart og krefter blir store underveis.
Følgende data er gitt om en spesiell bobbane
Største høydeforskjell: 114,3 m
Største fall: 11 grader
Målt maks fart: 128 km/t (4-mannsbob)
Maks tillatt masse: 630 kg (4-mannsbob inkl. mannskap)
a) Beregn den maksimale farten kjelken teoretisk kan få ut fra opplysningene over.
Vi ser på den bratteste delen av banen. Denne delen er 50 meter lang og rettlinjet. Friksjonstallet mellom is og kjelke er 0,011. Her kommer en 4-mannsbob med total masse på 630 kg. Vi ser på kjelke og mannskap som ett legeme. Se bort fra luftmotstand.
b) Tegn en figur som viser kreftene på kjelken, og beregn hvor stor akselerasjon den får i denne delen av banen.
c) Hvor mye mekanisk energi mister kjelken på denne strekningen?
I en av svingene i banen beveger kjelken seg med konstant banefart i en del av en horisontal sirkelbane med radius r = 20 m. Da er kjelken så høyt oppe i baneprofilen at vinkelen er 73 grader. Vi ser bort fra all friksjon.
1) Tegn kreftene som virker på kjelken, og beregn hvor store de er.
2) Hvor stort fart har kjelken gjennom svingen?
Kan noen hjelpe meg?
I Idrettsgrenen bobsleigh kjører man på en kjelke ("bob") nedover en islagt bane. Banen har fall og svinger som gjør at både fart og krefter blir store underveis.
Følgende data er gitt om en spesiell bobbane
Største høydeforskjell: 114,3 m
Største fall: 11 grader
Målt maks fart: 128 km/t (4-mannsbob)
Maks tillatt masse: 630 kg (4-mannsbob inkl. mannskap)
a) Beregn den maksimale farten kjelken teoretisk kan få ut fra opplysningene over.
Vi ser på den bratteste delen av banen. Denne delen er 50 meter lang og rettlinjet. Friksjonstallet mellom is og kjelke er 0,011. Her kommer en 4-mannsbob med total masse på 630 kg. Vi ser på kjelke og mannskap som ett legeme. Se bort fra luftmotstand.
b) Tegn en figur som viser kreftene på kjelken, og beregn hvor stor akselerasjon den får i denne delen av banen.
c) Hvor mye mekanisk energi mister kjelken på denne strekningen?
I en av svingene i banen beveger kjelken seg med konstant banefart i en del av en horisontal sirkelbane med radius r = 20 m. Da er kjelken så høyt oppe i baneprofilen at vinkelen er 73 grader. Vi ser bort fra all friksjon.
1) Tegn kreftene som virker på kjelken, og beregn hvor store de er.
2) Hvor stort fart har kjelken gjennom svingen?
Kan noen hjelpe meg?
Svar #1
28. mars 2013 av planke
a) Bruk høydeforskjellen og se på bevaring av mekanisk energi.
b) Kreftene er G og U (Kraften fra underlaget), det er vanlig å dekomponerere U i N og R
c) Gp (Gsin
Energitapet=Frisjonsarbeidet
1)
Tegn kjelken sett bakfra.
N har en loddrett komponent som er lik G og en vannrett komponent som sørger for sentripetalakselerasjonen,
2)
Nv=mv2/r, regn ut v ved hjelp av denne.
b) Kreftene er G og U (Kraften fra underlaget), det er vanlig å dekomponerere U i N og R
c) Gp (Gsin
Energitapet=Frisjonsarbeidet
1)
Tegn kjelken sett bakfra.
N har en loddrett komponent som er lik G og en vannrett komponent som sørger for sentripetalakselerasjonen,
2)
Nv=mv2/r, regn ut v ved hjelp av denne.
Svar #2
29. mars 2013 av flowerpower (Slettet)
Takk for svar! :)
Jeg får
a) bev. av mek. energi:
mgh = 1/2mv^2
v = √(2gh) = 47,35 m/s = 170 km/h
Er ikke dette litt stort avvik fra den største farten som ble målt?
b) Dekomponerte G og så på kreftene som virker i x-retning for å finne akselerasjonen:
Gx - R = ma der Gx = mgsinα og R = µ*N = µmgcosα
mgsinα - µmgcosα = ma
a = gsinα - µgcosα
a = 1,8 m/s^2
c)
Her skjønner jeg fortsatt ikke helt hvordan jeg skal gå frem. Hvis jeg regner ut arbeidet friskjonskraften gjør på strekningen får jeg:
W = R*s = µNs = µmgcosα*s = 3,3 kJ. Blir dette svaret?
1) G = mg = 6,2 kN
Nv = mg/tanα = 1,9 kN (vannrett)
Nl = mg = 6,2 kN (loddrett)
N = Nl/sinα = 6,5 kN
2) Nv = mv^2/r
v = √(Nv*r/m) = √(mgr/tanαm) = √(gr/tanα) = 7,8 m/s = 28 km/h
Ser dette riktig ut? Jeg har ingen fasit jeg kan sjekke svarene opp mot...
Takk igjen for god hjelp.
Jeg får
a) bev. av mek. energi:
mgh = 1/2mv^2
v = √(2gh) = 47,35 m/s = 170 km/h
Er ikke dette litt stort avvik fra den største farten som ble målt?
b) Dekomponerte G og så på kreftene som virker i x-retning for å finne akselerasjonen:
Gx - R = ma der Gx = mgsinα og R = µ*N = µmgcosα
mgsinα - µmgcosα = ma
a = gsinα - µgcosα
a = 1,8 m/s^2
c)
Her skjønner jeg fortsatt ikke helt hvordan jeg skal gå frem. Hvis jeg regner ut arbeidet friskjonskraften gjør på strekningen får jeg:
W = R*s = µNs = µmgcosα*s = 3,3 kJ. Blir dette svaret?
1) G = mg = 6,2 kN
Nv = mg/tanα = 1,9 kN (vannrett)
Nl = mg = 6,2 kN (loddrett)
N = Nl/sinα = 6,5 kN
2) Nv = mv^2/r
v = √(Nv*r/m) = √(mgr/tanαm) = √(gr/tanα) = 7,8 m/s = 28 km/h
Ser dette riktig ut? Jeg har ingen fasit jeg kan sjekke svarene opp mot...
Takk igjen for god hjelp.
Skriv et svar til: Akselerert bevegelse, oppgave fra eksamen i fysikk 2 høst 2012
Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no?
Klikk her for å registrere deg.