HTX Fysik A 2015 24. august - Besvarelse af eksamenssæt

HTX Fysik A 24. august 2015

htx152-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

a) Vi benytter os af Snells lov: Hvor i er indfaldsvinklen, b er brydningsvinklen og  er brydningsindekset i olien og  er brydningsindekset i luften. Vi slår brydningsindekset i luften op i en databog: Vi indsætter størrelserne i formlen:  Ligningen løses for i vha. CAS-værktøjet WordMat. Indfaldsvinklen er lig 28,38 b) Ved indfaldsvinkler større end den kritiske vinkel, sker der en totalrefleksion. Vi bestemmer den kritiske vinkel ud fra følgende formel: Hvor  er den kritiske vinkel, n er luftens brydningsindeks og n er oliens brydningsindeks.

 Ligningen løses for i_c vha. CAS-værktøjet WordMat. Den kritiske vinkel er 40,8 . Vi bestemmer indfaldsvinklen: Der sker totalrefleksion i punkt B, da indfaldsvinklen er større end den kritiske vinkel. c) Da strålegangen skal være ens med situationen i det første forsøg, kan vi antage, at beholderens er drejet således, at brydningsvinklen stadig er 18,1 . Sammenhængen mellem brydningsvinkel, indgangsvinkel og brydningsindeks er givet ved følgende formel: Hvor i er indgangsvinklen, b er brydningsvinklen,  er luftens brydningsindeks og  er brydningsindekset af den ukendte olie. Vi bestemmer brydningsindekset af den ukendte olie:  Ligningen løses for n_2 vha. CAS-værktøjet WordMat. Brydningsindekset af den ukendte olie er 1,48.

Opgave 2

a) Vi omregner først flyets fart fra km/h til m/s: Da der er tale om en jævn cirkelbevægelse, er centripetalaccelerationen givet ved denne formel: Vi isolerer radius, r: Vi indsætter tallene: Radius i cirkelbevægelsen er altså fundet til cirka 12,1 km. b) Vi har på ovenstående skitse illustreret de kræfter, der virker på flyet under krængningen. Læg mærke til, at kun F og F er enkeltkræfter. F (centripetalkraften) er ikke en selvstændig enkeltkræft, men skal derimod opfattes som den resulterende kraft (det vil sige, summen af enkeltkræfterne). Flyet bliver påvirket af en tyngdekraft, som har angrebspunkt i flyets massemidtpunkt og har retning lodret nedad. Flyet bliver desuden påvirket af en normalkraft (kan også kaldes løftekraften), som har angrebspunkt i flyets massemidtpunkt og har retning vinkelret på den vinkel, som krængningen har med vandret. Normalkraften (også kaldet løftekraften) er i dette tilfælde opdriften og er den kraft, som holder flyet over jorden.