Fysik STX A, maj 2006

Side 1

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 1 af 8

Opgave 1 – Lynnedslag

Bestem strømstyrken I resistoren til dette tidspunkt:

Der oplyses at lynet passerer strømmen gennem resistoren med resistansen, , og spændingsfaldet, .

Jeg anvender formlen:

Hvor mange elektroner passerer et tværsnit af resistoren under lynnedslaget:

Der oplyses at det andet lyn måles strømstyrken til: og lynnedslaget varer:

Jeg anvender formlen:

Jeg finder antal elektroner ved at dividere tallet med elementarladningen, denne har værdien:

.

Dvs. der passerer elektroner.

Temperaturstigningen:

Der oplyses at resistoren har massen, . Resistoren er af metal, som har den specifikke varmekapacitet: . Der løber en strøm gennem resistoren, og den varer:

.

Jeg anvender formlen: , som vi kan se mangler jeg energien:

Jeg kan nu udregne temperaturstigningen:

Dvs. temperaturen siger med 16 grader.

Side 2

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 2 af 8

Opgave 2 – Ben i stræk

Beregn tyngdekraften på loddet:

Der oplyses at loddet vejer,

For at udregne tyngdekraften anvendes formlen:

Trækkraften:

Ses nedenstående figur:

Som vi kan se er og der oplyses at

Som vi kan se bliver der dannet en trekant, vha. denne kan udregnes:

Den vandrette trækkraft er den resulterende kraft af de to snore, som er modsatrettet af benet. Heraf fås nedenstående figur:

Hvor

Side 3

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 3 af 8

Som vi kan se på figuren skal multipliceres med 2 for at finde trækkraften:

Opgave 3 – En fjern galakse

Gør rede for rødforskydningen for galaksen er: :

Der oplyses at laboratoriebølgelængden, . Jeg aflæser den observerede bølgelængden på grafen:

Jeg anvender formlen:

Jeg har hermed gjort rede for rødforskydningen.

Antal af fotoner:

Tiden og effekten oplyses: og

Jeg udregner energien vha. formlen:

Herefter udregnes fotonenergien:

Antallet af fotoner findes ved at dividere energien med fotonenergien:

Dvs. der er 92 fotoner.

Vis at :

Der oplyses at skalafaktoren er givet ved: , hvor b har værdien:

Jeg anvender formelen: , jeg kommer derfor frem til:

Denne ligning udregnes vha. solver, og jeg kommer frem til:

Nuværende fart:

Jeg anvender formlen:

Side 4

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 4 af 8

Jeg udregner først universets nuværende alder med formlen: R(t)=1

0

Denne ligning udregnes vha. solver, og jeg kommer frem til:

Jeg finder nu Hubble-parameteren:

Den fås ved:

Heraf fås

Jeg finder nu den nuværende afstand:

Den udregnes vha. formlen:

Heraf fås

Jeg kan nu anvende formlen:

Side 5

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 5 af 8

Opgave 4 – Verdens hurtigste blomst

Den gennemsnitlige acceleration:

Der oplyses at hastigheden har værdien, og tiden har værdien: .

Jeg anvender formlen:

Anvend figur 1 til at bestemme pollenkornets fart når det falder gennem luften:

Hastigheden udregnes vha. formlen: , da det er en (t,h)-graf er hastigheden hældningen.

Hvis vi kikker på grafen begynder pollenkornet at falde efter tiden: , faldet varer til tiden:

. Når kornet begynder at falde har den højden: , og den når ned på højden:

. Jeg kan nu udregne hastigheden:

Da farten ikke kan negativ, fås farten:

Anvend figur 2 til at bestemme luftmodstanden:

Der oplyses at pollenkornet har massen: .

Som vi kan se er det en (v,t)-graf, derfor vil jeg først finde accelerationen. Da hastigheden er givet ved:

, er accelerationen hældningen:

Jeg vil nu udregne den resulterende kraft på pollenkornet:

Mens pollenkornet er oppe i luften, bliver den påvirket af to kræfter. Disse to er tyngdekraften om luftmodstanden. Derfor er . Da det er luftmodstanden vi skal finde, isoleres den ud fra formlen, og jeg kommer frem til:

Her bemærkes at tyngdekraften er nedadrettet, derfor har jeg sat et minus foran tyngdeaccelerationen, g.

Side 6

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 6 af 8

Heraf fås at luftmodstanden, . Grunden til denne værdi er positiv er fordi kraften er opadrettet.

Side 7

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 7 af 8

Opgave 5 – Omvendt triple-alfa proces

Der oplyses at en^{12} C-kerne kan dannes ved et β-henfald

Argumenter + 2 neuklider:
Ved et β^{+} -henfald, bliver der udsendt en positron og en neutrino. For at danne en^{12} C-kerne, skal kernen der
skal henfaldes have en neutron mere end^{12} C-kernen. Se eksempel:

       -                                                             12
Ved et β -henfald, bliver der udsendt en elektron og en antineutrino. For at danne en C-kerne, skal kernen

der skal henfaldes have en neutron mindre end^{12} C-kernen. Se eksempel:

Jeg er kommet frem til at de to neuklider er: og .

                                          12                                        4
Begrund med udgangspunkt i kernemasserne, at en C-kerne i grundtilstanden ikke kan henfalde til tre He-

kerner:

Der sker følgende reaktion:

Q-værdien for en kerneproces fortæller os om processen er endoterm eller exoterm. Hvis Q-værdien er negativ, betyder det at processen er endoterm. Dette betyder at den er energiforbrugende, altså den skal

have energi til at bryde bindingerne i en^{12} C-kernen, så den kan danne de tre^{4} He-kerner. Hvis Q-værdien er

positiv, betyder det at processen er exoterm. Dette betyder at den er energiafgivende, altså den har ikke

brug for mere energi til at bryde bindingerne i en^{12} C-kernen, så den kan danne de tre^{4} He-kerner. Q-

værdien afhænger af kernemassen, da den er givet ved: . Heraf fås hvis er negativ er Q-værdien er positiv, og hvis er positiv er Q-værdien er negativ.

Jeg kan derfor udregne Q-værdien for reaktionen, deraf kan jeg se om den har brug for energi eller den ikke har:

. Jeg finder atommassen i databogen.

og

Jeg kommer nu frem til:

Som vi kan se er positiv, hvilket betyder at processen er endoterm, og hermed har den brug for energi

                  12                               4
at bryde bindingerne. C-kerne kan derfor ikke henfalde til tre He-kerner i grundtilstanden.

Begrund at en^{12} C-kerne i exciteret tilstand godt kan:

Side 8

Fysik-aflevering 19 Inger 3.t 3.april 2007

Side 8 af 8

Der oplyses efter henfaldet er der nogle af de dannede^{12} C-kerner i en exciteret tilstand, der ligger 1,22pJ

over grundtilstanden.

Jeg omregner den energi som^{12} C-kernen har i exciteret tilstand fra pJ til MeV:

Jeg omregner nu Q-værdien for processen:

               12                                        12          4
Som vi kan se har C-kernen i exciteret tilstand, nok energi til at omdanne C-kerne til tre He-kerner.

Det ses da er større end . Den har endda lidt energi til overskud.