Et eksempel fra HTX 3. år

Fysik A HTX - 30. maj 2017

Brug materialet til at undersøge opbygning, metode og faglige valg.

Fysik A 15 sider

Lær af eksemplet på 15 minutter

Læs med de tre spørgsmål herunder, og skriv et kort svar på hvert, gerne med et sidetal. Så har du noget konkret at tage med over i din egen opgave.

  1. 4 min

    Vælg én opgave i sættet. Står der med ord, hvad der regnes ud, og hvorfor metoden passer?

  2. 4 min

    Find et sted, hvor besvarelsen bruger en formel eller et hjælpemiddel. Kan du se, hvad hvert tal står for?

  3. 4 min

    Tjek svaret på samme opgave. Har det enhed, hvor der skal være en, og står konklusionen som en hel sætning?

  4. 3 min

    Din egen opgave: Tag den opgave i dit eget sæt, du er usikker på. Kan du skrive i én sætning, hvad du skal finde, før du regner?

Skal du selv til eksamen i faget? Prøveformen og hjælpemidlerne står her: Eksamen i fysik A, B og C

Om opgaven

Ophavet er ikke dokumenteret for denne post. Katalogoplysninger: HTX 3. år, Fysik A, 15 sider. Brug materialet til at se, hvordan teksten er bygget op, og hvilke faglige valg der er truffet.

Læs, hvilke metoder fysik giver dig, og hvad du kan skrive en stor opgave om: Fysik i gymnasiet.

Hele opgavens tekst

Se originaldokumentet

Læs teksten direkte her på siden. Figurer og den præcise opsætning af tabeller og formler finder du i originaldokumentet.

Gå til en side

Side 1

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

1

HTX Fysik A

30. Maj 2017

htx171-FYS/A-

Alle opgaver er for så vidt muligt regnet med WordMat, da vores erfaring viser, at det er langt det hurtigste værktøj at anvende. Husk at skrive nedenstående kommentar om at beregningerne er foretaget ved hjælp HTX 3. år

Opgave 1: En lang spole a)

Vi har størrelserne:

𝑁 = 500
𝑙 = 56 𝑐𝑚
= 0,56 𝑚
𝐼 = 2,00 𝐴

Det antages, at spolen kan betragtes som en solenoide, dvs. en lang lige spole. Vi bestemmer den magnetiske

fluxtæthed midt i spolen ved, hvor 𝜇_{0} = 1,257 • 10^{-6} T • m/A betegner vakuumpermeabiliteten:
𝐵 = 𝜇_{0} ·
𝑁· 𝐼

𝑙

= 1,257 · 10^{−6} ·
𝑇 · 𝑚 500 · 2,00𝐴

𝐴 0,56𝑚

= 0,002244643 𝑇

Den magnetiske fluxtæthed midt i spolen er bestemt til 0,0022 T (afrundet til 2 betydende cifre).

b)

Vi har størrelserne:

𝑅 = 4,05 Ω
𝑑 = 11,2𝑐𝑚
= 0,112𝑚
𝜌 = 0,017
Ω · 𝑚𝑚^{2}

𝑚

Side 2

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

2

= 0,017 · 10^{−6}
Ω · 𝑚^{2}

𝑚

Først bestemmer vi længden af kobbertråden. Vi beregner omkredsen af spolen, som omkredsen af en cirkel

med diameteren d = 0,112 m.
𝑂_{𝑠𝑝𝑜𝑙𝑒} = 𝑑 · 𝜋
= 0,112𝑚 · 𝜋
= 0,3518584 𝑚

Vi bestemmer længden af kobbertråden som diameteren af spolen ganget med 500 vindinger dvs.:

𝑙_{𝑘𝑜𝑏𝑏𝑒𝑟} = 𝑁 ·𝑂_{𝑠𝑝𝑜𝑙𝑒}
= 500 · 0,351884𝑚
= 175,9292𝑚

Sammenhængen mellem resistans og resistivitet er givet ved formlen herunder. Vi bestemmer tværsnitsarealet af kobbertråden ved at løse for A i udtrykket herunder:

𝑅 = 𝜌 ·

𝑙

𝐴

⇕

4,05Ω = 0,017 · 10^{−6} ·
Ω · 𝑚^{2} 175,9292𝑚

𝑚 𝐴

⇕ Ligningen løses for A vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝐴 = 7,384681 · 10^{−7} 𝑚^{2}
                                         -7 2
Tværsnittet af kobbertråden er bestemt til 7,4 • 10 m (afrundet til to betydende cifre).

Side 3

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

3

Opgave 2: Trailer a)

Vi forbinder figurerne og begrunder svarende:

Figur 2.2(A) hører til Figur 2.3(2): Vi antager, at kraftmomentet med uret (dvs. på højre side af trailerens aksel) uden læs er en smule større end kraftmomentet på mod uret (dvs. på venstre side af trailerens aksel), samtidig antager vi, at der kan læsses mere på højre side af traileren fra trailerens akse end på venstre side.

Det medfører, at traileren med fuldt læs vil give anledning til et større udslag end en tom trailer, men stadigvæk et mindre udsving end traileren, der er halvt fuld, da kraftmomentet mod uret vil modvirke kraftmomentet med uret.

Figur 2.2(B) hører til Figur 2.3(3): Da alt læsset på traileren befinder sig på højre side fra trailerens aksel, og der ikke findes et læs på venstre side fra trailerens aske til at modvirke kraftmomentet med uret, vil kraftmomentet med uret være større end kraftmomentet med uret for traileren med fuldt læs, dette giver anledning til et større udsving på badevægten end for trailerens med et fuldt læs.

Figur 2.2(C) hører til Figur 2.3(1): Traileren uden læs har det mindste kraftmoment med uret ud af de tre situationer, dette giver anledning til det mindste udsving på badevægten.

b)

Vi har størrelserne:

𝑠_{1} = 2,10𝑚
𝑠_{2} = 1,60𝑚
𝐹_{1} = 500𝑁

Vi bestemmer kraftmomentet med uret omkring trailerens akse (dvs. højre side af traileren) vha. af formlen

for kraftmoment herunder, hvor 𝜙 = 90°, da vi antager at kraft og arm står vinkelret på hinanden.
𝑀 = 𝐹_{1} · 𝑠_{1} · sin ( Φ)
= 500𝑁 · 2,10𝑚 · sin ( 90)
= 1050 𝑁 · 𝑚
Vi bestemmer kraftpåvirkningen i en afstand på s = 1,60 m på højre side fra trailerens akse ved at løse for F

2 2 i udtrykket herunder:

𝑀 = 𝐹_{2} · 𝑠_{2} · sin ( Φ)

⇕

1050 𝑁 · 𝑚 = 𝐹_{2} · 1,60 𝑚 · sin ( 90)

⇕ Ligningen løses for F_2 vha. CAS-værktøjet WordMat.

Side 4

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

4

𝐹_{2} = 656,25 𝑁
Dvs. at støttehjulet påvirkes med en kraft svarende til F = 656,25 N. Vi bestemmer udslaget, som denne

2

kraftpåvirkning giver anledning til på badevægten ved at dividere igennem med tyngdeaccelerationen g =
9,82 m/s^{2}:
𝑥 = =
𝐹_{2} 656,25𝑁

𝑔

9,82_{2}

𝑚 𝑠

≈ 66,8279 𝑘𝑔

Badevægten under støttehjulet vil vise 66,8 kg (afrundet til 3 betydende cifre).

Side 5

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

5

Opgave 3: Naturgastank a)

Vi har størrelserne:

𝑝 = 200 𝑏𝑎𝑟
𝑇 = 15 °𝐶
= 288,15 𝐾
𝑛 = 668 𝑚𝑜𝑙

Vi bestemmer volumen af tanken ved at løse for volumen V i udtrykket herunder for idealgasligningen, hvor

R = 8,314 J/mol • K = 0,0831 L • bar/(k • mol) betegner gaskonstanten:
𝑝 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇

⇕

200𝑏𝑎𝑟 · 𝑉 = 668𝑚𝑜𝑙 · 0,0831 · 288,15𝐾
𝐿 · 𝑏𝑎𝑟
𝑚𝑜𝑙 · 𝐾

⇕ Ligningen løses for V vha. CAS-værktøjet WordMat.

V = 79,977185L

Volumen af tanken er bestemt til 80,0 L (afrundet til 3 betydende cifre).

b)

Vi har størrelserne:

𝑀_{𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} = 16,0 · 10^{−3}

𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑀_{𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} = 30,1 · 10^{−3}

𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑀_{𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛} = 44,1 · 10^{−3}

𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑀_{𝐶𝑂_{2}} = 44,0 · 10^{−3}

𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙

Den samlede mængde af naturgas i tanken er 668 mol gas. Vi bestemmer hver især, hvor mange mol hhv. de tre stoffer udgør:

𝑛_{𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} = 668 𝑚𝑜𝑙 · 0,900
= 601,2 𝑚𝑜𝑙
𝑛_{𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} = 668 𝑚𝑜𝑙 · 0,060 = 40,08 𝑚𝑜𝑙

Side 6

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

6

𝑛_{𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛} = 668 𝑚𝑜𝑙 · 0,030
= 20,04 𝑚𝑜𝑙
𝑛_{𝐶𝑂_{2}} = 668𝑚𝑜𝑙 · 0,010
= 6,68𝑚𝑜𝑙

Vi bestemmer den samlede masse af gas, når tanken er fuld, ved:

𝑚_{𝑔𝑎𝑠} = 𝑀_{𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} · 𝑛_{𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} + 𝑀_{𝑒ℎ𝑡𝑎𝑛} · 𝑛_{𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛} + 𝑀_{𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛} · 𝑛_{𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛} + 𝑀_{𝐶𝑂_{2}} · 𝑛_{𝐶𝑂_{2}}
= 16,0 · 10^{−3} · 601,2 𝑚𝑜𝑙 + 30,1 · 10^{−3} · 40,08 𝑚𝑜𝑙 + 44,1 · 10^{−3} · 20,04 𝑚𝑜𝑙

𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙

+ 44,0 · 10^{−3} · 6,68 𝑚𝑜𝑙

𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙

= 12,00329 𝑘𝑔

Den samlede masse af gas, når tanken er fuld, er bestemt til 12,0 kg (afrundet til 3 betydende cifre).

c)

Vi har desværre ikke besvaret dette spørgsmål.

Side 7

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

7

Opgave 4: Rullemodstand a)

Vi har størrelsen:

𝛼 = 1,08°

Vi har, at det antages, at vognen kun påvirkes af tyngdekraften og normalkraften. Vi har, at bilen ikke bevæger sig i y-dimension (dvs. lodret) dvs. at den resulterende kraft i lodret er lig 0. Den resulterende kraft i dimension-x (dvs. vandret) må være lig tyngdekraftens komposant i vandret, dvs.:

𝐹_{𝑟𝑒𝑠,𝑥} = 𝐹_{𝑡,𝑥}

⇕

𝑚 · 𝑎 = 𝑚 · 𝑔· sin ( 𝛼)

⇕

𝑎 = 𝑔 · sin ( 𝛼)
= 9,82 · sin ( 1,08)

𝑚

𝑠^{2}
= 0,1850917

𝑚

𝑠^{2}
                                     2
Vognens acceleration er bestemt til 0,185 m/s (afrundet til 3 betydende cifre). Vi har dermed gjort rede.

b)

Vi har yderligere størrelsen:

𝑚 = 258𝑔
= 0,258𝑘𝑔

Vi har, at vognen påvirkes af to kræfter i vandret hhv. tyngdekraftens komposant i vandret og rullemodstanden. Vi har da, at den resulterende kraft i vandret er givet ved, hvor tyngdekraftens komposant i betegnes som den positive kræfts retning:

𝐹_{𝑟𝑒𝑠,𝑥} = 𝐹_{𝑡,𝑥} − 𝐹_{𝑅𝑀}

⇕

Tyngdekraftens komposant i vandret bestemmes vha. simpel trigonometri:

𝑚 · 𝑎 = 𝑚 · 𝑔 · sin ( 𝛼) − 𝐹_{𝑅𝑀}

⇕

0,258𝑘𝑔· 0,159 = 0,258𝑘𝑔 · 9,82 · sin ( 1,08) − 𝐹_{𝑅𝑀}

𝑚 𝑚

𝑠^{2} 𝑠^{2}

Side 8

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

8

Vi løser for rullemodstanden F i udtrykket herover:

RM

⇕ Ligningen løses for F_RM vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝐹_{𝑅𝑀} = 0,00673165 𝑁

Rullemodstanden F er bestemt til 0,00673 N (afrundet til 3 betydende cifre).

RM

Vognen bevæger sig ikke i dimension-y (dvs. lodret), dvs. at den resulterende kraft i lodret er lig 0. De eneste to kræfter der virker i lodret er hhv. normalkraften og tyngdekraftens komposant i lodret, den resulterende kraft er derfor givet ved, hvor tyngdekraftens komposant i lodret betegner den positive krafts retning dvs.:

𝐹_{𝑟𝑒𝑠,𝑦} = 𝐹_{𝑡,𝑦} − 𝐹_{𝑁} = 0

⇕

𝐹_{𝑡𝑦} = 𝐹_{𝑁}

⇕

Tyngdekraftens komposant i lodret bestemmes vha. simpel trigonometri:

𝑔 ·𝑚 · cos ( 𝛼) = 𝐹_{𝑁}

⇕

𝐹_{𝑁} = 9,82 · 0,258𝑘𝑔 · cos ( 1,08)

𝑚

𝑠^{2}
= 2,53311 𝑁

Normalkraften er bestemt til 2,53311 N. Vi bestemmer, hvor mange procent rullemodstanden F udgør af RM normalkraften ved:

% = · 100%
𝐹_{𝑅𝑀}
𝐹_{𝑁}
= () · 100%

0,002657465 𝑁

2,53311 𝑁

= 0,2657465%

Rullemodstanden udgør 0,266 % af normalkraften (afrundet til 3 betydende cifre).

c)

Først omregner vi 1,08° til radianer ved:

𝛼_{𝑟𝑎𝑑} = · 2𝜋

1,08°

360°

= 0,01884956

Side 9

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

9

Vi bestemmer herefter en kolonne i Excel, der viser forskellen i højde mellem vognen og klodsen vha. af simpel trigonometri, hvor hypotenusen betegner afstanden mellem vognen og stopklodsen i s-aksen:

Δℎ = sin ( 𝛼_{𝑟𝑎𝑑}) · ℎ𝑦𝑝

Herefter bestemmer en kolonne i Excel, der beskriver forskellen i potentiel energi mellem vognen og klodsen vha. formlen herunder:

𝐸_{𝑝𝑜𝑡} = 𝑚 · 𝑔 · Δℎ

I Excel laver vi en graf, der viser sammenhængen mellem tiden og forskellen i den potentielle energi mellem vognen og klodsen:

En graf, der viser vognens potentielle energi i forhold til stopklodsen som funktion af tiden, er bestemt til grafen herover.

d)

Vi aflæser en ca. værdi for ΔE pot for de første fem toppunkter i Excel med data vha. grafen:

𝑇_{1} = 0,065598
𝑇_{2} = 0,038585

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

ΔE pot

(J)

Tid (s)

(t, ΔE_{pot}) - graf

Side 10

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

10

𝑇_{3} = 0,023829
𝑇_{4} = 0,014947
𝑇_{5} = 0,009551

Vi bestemmer forskellen i potentiel energi mellem to på hinanden følgende toppunkter for hhv. de fem toppunkter:

Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{1} 𝑇_{2} = 𝑇_{1} − 𝑇_{2}
= 0,065598𝐽 − 0,038585𝐽
= 0,027013𝐽
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{2} 𝑇_{3} = 𝑇_{2} − 𝑇_{3}
= 0,038585𝐽 − 0,023829𝐽
= 0,014756𝐽
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{3} 𝑇_{4} = 𝑇_{3} − 𝑇_{4}
= 0,023829𝐽 − 0,014947𝐽
= 0,008882
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{4} 𝑇_{5} = 𝑇_{4} − 𝑇_{5}
= 0,014947𝐽 − 0,009551𝐽
= 0,005396𝐽

Vi bestemmer den procentvise forskel mellem to på hinanden følgende toppunkter for hhv. de fem toppunkter:

%_{1} = · 100%
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{2} 𝑇_{3}
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{1} 𝑇_{2}
= · 100%

0,014756

0,027013

= 54,62555%
%_{2} = · 100%
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{3} 𝑇_{4}
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{2} 𝑇_{3}
= · 100%

0,008882

0,014756

= 60,19246%
%_{3} = · 100%
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{4} 𝑇_{5}
Δ𝐸_{𝑝𝑜𝑡} 𝑇_{3} 𝑇_{4}
= · 100%

0,005396

0,008882

= 60,75208%

Det vurderes, at vognen tilnærmelsesvis mister samme procentdel potentiel energi mellem to på hinanden følgende toppunkter.

Side 11

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

11 e)

Vognen befinder sig i et konservativt felt, hvor den eneste ydre kraft er gnidningsmodstanden mellem vognen og underlaget, vi antager således også, at vognen ikke er under anden indflydelse fra friktion en den førnævnte, dvs.:

Δ𝐴_{𝑔𝑛𝑖𝑑} = Δ𝐴_{𝑦𝑑𝑟𝑒} = Δ𝐸_{𝑚𝑒𝑘}
= 0,0257𝐽

Dvs. vi skal løse for rullemodstanden F

RM i udtrykket herunder, hvor s betegner den strækning som vognen

tilbagelægger indtil den når sit første toppunkt, hvor v = 0°, da strækning og kraft er parallelle:
Δ𝐴_{𝑔𝑛𝑖𝑑} = 𝐹_{𝑅𝑀} · 𝑠 · cos ( 𝑣)

Vi opdeler og aflæser strækningen i to dele.

Vognens første strækning betegner tidsrummet fra vognen slippes til den rammer stopklodsen. Vi aflæser start- og sluttiden samt de tilhørende positioner for vognen i forhold til stopklodsen i Excel arket med data til start lig tiden 0 s, s

1 2 lig tiden 1,374 m, og slut lig tiden 4,144 s, s lig tiden 0,000m. Strækningen som vognen bevæger sig i dette tidsrum bestemmes ved:

Δ𝑠_{1} = 𝑠_{2} − 𝑠_{1}
= 0,000𝑚 − 1,374𝑚
= −1,374 𝑚

Vognens anden strækning betegner tidsrummet fra vognen rammer stopklodesne første gang til den når sit første toppunkt. Vi aflæser start- og sluttiden samt de tilhørende positioner for vognen i forhold til

stopklodsen i Excel arket med data til start = 4,144 s, s = 0 m, og slut = 6,942 s, s = 0,808 m. Strækningen

1 2 som vognen bevæger sig i dette tidsrum bestemmes ved:

Δ𝑠_{2} = 𝑠_{2} − 𝑠_{1}
= 0,808 m − 0,000m
= 0,808 m

Den samlede strækning s er givet ved den numeriske værdi af summen for disse, da fortegnet kun betegner vognens retning, og rullemodstanden altid vil være modsatrettet vognens bevægelsesretning:

𝑠 = Δ𝑠_{1} + Δ𝑠_{2}
= 1,374 𝑚 + 0,808 m

≈ 2,182 m

Vi løser for rullemodstanden F:

RM

0,0257J = 𝐹_{𝑅𝑀} · 2,182𝑚 · cos ( 0)

⇕ Ligningen løses for F_RM vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝐹_{𝑅𝑀} = 0,01177819 𝑁

Side 12

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

12

Skal hele energitabet forklares ved rullemodstanden skal rullemodstanden F

RM være ca. 0,0118 N (afrundet til 3 betydende cifre).

Side 13

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

13

Opgave 5: Bremsemodstand a)

Vi har størrelserne:

𝑅 = 3,14 Ω
𝑈 = 1100 𝑉

Når K1 er den eneste lukkede kontakt, kan kredsen betragtes som en serieforbundet kreds, hvor modstanden er lig R. Vi bestemmer strømstyrken vha. formlen herunder:

𝐼 =

𝑈

𝑅

=

1100𝑉

3,14 Ω

= 350,3185 𝐴

Forsyningen skal levere en strømstyrke på 350 A (afrundet til 3 betydende cifre).

b)

Når alle kontakter er lukket, kan kredsen betragtes som to modstande, der sidder parallelforbundet med to parallelforbundne modstande. Erstatningsresistansen i et parallelforbundet kredsløb er givet ved:

𝑅_{𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑡} =

1

1 1 1

𝑅_{1} 𝑅_{2} 𝑅_{𝑛}
+ + ⋯+

Først bestemmer vi erstatningsresistansen for de to modstande, der sidder ved K3:

𝑅_{𝐾3𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑡} =

1

1 1

3,14Ω 3,14Ω

+

= 1,57 𝛺

Vi bestemmer erstatningsresistansen for bremsemodstanden, når alle kontakter er lukkede, ved:

𝑅_{𝑏𝑟𝑒𝑚𝑠𝑒𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑡} =

1

1 1 1

3,14 3,14 1,57

+ +
= 0,785 𝛺

Erstatningsresistansen for bremsemodstanden, når alle kontakter er lukkede, er bestemt til 0,785 Ω

(afrundet til 3 betydende cifre).

Side 14

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

14 c)

Vi har størrelsen:

𝑃 = 1000𝑘𝑊
= 1000 · 10^{3} 𝑊

Kontakterne virker under følgende betingelser: K2 kan kun lukke, hvis K1 er lukket, og K3 kan kun lukke, hvis K2 er lukket, dvs. at vi har tre situationer.

I første situation er det kun kontakten K1, der er lukket. Erstatningsresistansen for bremsemodstanden i denne situation er da bestem i opg a) til 3,14 Ω.

Vi bestemmer forsyningsspændingen i denne situation:

𝑃 =
𝑈^{2}

𝑅

⇕

1000 · 10^{3} 𝑊 =
𝑈^{2}

3,14Ω

⇕ Ligningen løses for U vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝑈 = −1772,005 𝑉 ∨ 𝑈 = 1772,005 𝑉

Forsyningsspændingen ligger ikke inden for den definerede forsyningsspænding, vi kan altså udelukke denne situation.

I den anden situation er kontakterne K1 og K2 lukkede. Vi bestemmer erstatningsresistansen for bremsemodstanden i denne situation ved:

𝑅_{𝑏𝑟𝑒𝑚𝑠𝑒𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑡} =

1

1 1

3,14Ω 3,14Ω

+

= 1,57 𝛺

Vi bestemmer forsyningsspændingen i denne situation:

𝑃 =
𝑈^{2}

𝑅

⇕

1000 · 10^{3} 𝑊 =
𝑈^{2}

1,57Ω

⇕ Ligningen løses for U vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝑈 = −1252,996 𝑉 ∨ 𝑈 = 1252,996 𝑉

Side 15

Fysik A HTX – Skriftlig eksamen – 30. maj 2017

15

Vi har, at U = 1252,996 V ligger inden for den definerede forsyningsspænding.

I den tredje situation er alle kontakter lukkede. Erstatningsresistansen for bremsemodstanden, når alle kontakter er lukkede er bestemt til opg b) til 0,785 Ω:

Vi bestemmer forsyningsspændingen i denne situation:

1000 · 10^{3} 𝑊 =
𝑈^{2}

0,785Ω

⇕ Ligningen løses for x vha. CAS-værktøjet WordMat.

𝑥 = −886,0024 𝑉 ∨ 𝑥 = 886,0024 𝑉

Forsyningsspændingen ligger ikke inden for den definerede forsyningsspænding, vi kan altså udelukke denne situation.

Vi kan konkludere, at i bremsesituationen er kontakterne K1 og K2 lukkede imens K3 er åben, og forsyningsspændingen er bestemt til 1,25 kV (afrundet til 3 betydende cifre).

Se opgaven i originaldokumentet eller gå til tekstens begyndelse.

Materialet

Fuld skærm

Opgaven åbner, når du ruller ned til den.