Fysik A Studentereksamen Sygeterminsprøve i Fysik A Sorø Akakademis Skole 1stx171-FYS/A-19052017 Fredag den 19. maj 2017 kl. 9.00-14.00
Side 1 af 10 sider Billedhenvisninger Opgave 2 http://www.sci-news.com/astronomy/ science-egs-zs8-1-farthest-galaxy-02770.html Opgave 3 http://www.livescience.com/ 38844-fukushima-radioactive-water-leaks,html Opgave 4 Nils Kruse Opgave 5 http://www.tencate.com/apac/grass/default.aspx Opgave 6 http://stuftmama.com/2015/02/02/a-weekend-ofcelebrating-and-benefits-of-climbing-stairs/ Opgave 7 https://www.psfc.mit.edu Ben i stræk
Side 2 af 10 sider Opgavesættet består af 7 opgaver med tilsammen 15 spørgsmål. Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen. Opgaverne Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 Opgave 4 Opgave 5 Opgave 6 Opgave 7 Optøning af vandrør Galaksen EGS-zs8-1 Forurening med jod Squashbold i vand Hockey Trappeløb Tokamak Alle hjælpemidler er tilladt Følgende hjælpemidler forudsættes: Databog fysik kemi (F&K Forlaget), 6. udgave (1992) eller senere udgave.
Side 3 af 10 sider Opgave 1 Optøning af vandrør Frossent vand i jernrør kan optøs ved at sende strøm igennem rørene med en kraftig strømforsyning. Under optøning af et frossent jernrør leverer strømforsyningen energi med effekten 425 W. Spændingsfaldet over jernrøret er 1,13 V. a) Bestem strømstyrken i jernrøret under optøningen. Et frossent vandrør består af 9,48 kg jern og 2,04 kg is, som begge har temperaturen 15 C. b) Vurdér, hvor lang tid det tager at optø det frosne vandrør, når strømforsyningen leverer energi med effekten 425 W.
Side 4 af 10 sider Opgave 2 Galaksen EGS-zs8-1 Astronomer ved det amerikanske Keck teleskop har i 2015 med stor præcision målt spektret for lyset fra en galakse i det meget tidlige univers. Galaksen har navnet EGS-zs8-1. Det er en af de fjerneste galakser, hvor man har målt et spektrum for galaksens lys. Astronomerne målte en spektrallinje fra galaksen EGS-zs8-1 med den observerede bølgelængde 1061,6 nm. a) Beregn frekvensen af den observerede spektrallinje. Spektrallinjen stammer fra hydrogen og har ved udsendelsen fra galaksen bølgelængden 121,6 nm. b) Bestem rødforskydningen for galaksen EGS-zs8-1.
Side 5 af 10 sider Opgave 3 Forurening med jod Det japanske atomkraftværk Fukushima er placeret ved kysten. På det japanske atomkraftværk Fukushima skete der i foråret 2011 et radioaktivt udslip. Ved udslippet kom de radioaktive isotoper 131 I og 134 I ud i kølevandet, som blev blandet med vandet ved den japanske kyst. a) Opskriv reaktionsskemaet for det radioaktive henfald af 134 I. Ved målinger på radioaktivt forurenet havvand ved Fukushima fandt myndighederne ud af, at aktiviteten fra 131 3 I på et tidspunkt var 20 10 Bq pr. liter havvand, hvilket er langt over grænseværdien på 10 Bq pr. liter. b) Vurdér, hvor lang tid der vil gå, før aktiviteten fra 131 I kommer ned under grænseværdien. Gør herunder rede for relevante antagelser. c) Beregn den effekt, hvormed 1,0 L forurenet havvand udsender energi på grund af henfald af 131 I, når aktiviteten fra henfaldet af 131 3 I er 20 10 Bq pr. liter havvand.
Side 6 af 10 sider Opgave 4 Squashbold i vand Squash spilles med ketsjer og en squashbold, som er en lille gummikugle. Billedserien viser en squashbold, der falder lodret ned gennem vand. En squashbold falder lodret ned gennem stillestående vand. Bolden har radius 20,2 mm. a) Vis, at opdriften på bolden i vand har størrelsen 0,338 N. Det sidste billede i billedserien ovenfor viser bolden 0,070 s efter, at bolden er begyndt at bevæge sig ned i vandet. Tabellen viser sammenhørende værdier af tiden t efter, at bolden er begyndt at bevæge sig ned i vandet, og boldens lodrette fart v nedad i vandet. Boldens masse er 22,4 g. t / s 0,00 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,10 v / (m/s) 2,68 2,31 2,00 1,73 1,44 1,20 1,01 0,85 0,72 0,63 0,58 b) Bestem størrelse og retning af gnidningskraften på bolden til tiden 0,070 s.
Side 7 af 10 sider Opgave 5 Hockey I hockey spilles med en bold, der skydes afsted eller føres frem med en stav. I en hockeykamp skydes bolden afsted. Lige efter skudøjeblikket har bolden farten 39 m/s. Boldens masse er 160 g. a) Bestem boldens kinetiske energi lige efter skudøjeblikket. Bolden ligger stille inden skuddet, og staven har kontakt med bolden i 97 ms. b) Bestem størrelsen af den gennemsnitlige kraft, som staven påvirker bolden med ved dette skud. Efter skuddet bevæger bolden sig gennem luften, til den lander. Under bevægelsen gennem luften er boldens største højde over banen 40 cm. c) Vurdér, hvor langt bolden bevæger sig i vandret retning, før den lander.
Side 8 af 10 sider Opgave 6 Trappeløb Kvinden løber op ad trappen. Det kan være god træning at løbe på trapper. a) Tildel passende værdier til relevante fysiske størrelser, og brug disse til at vurdere den effekt, hvormed kvinden omsætter energi under løb op ad trappen. Gør herunder rede for relevante antagelser.
Side 9 af 10 sider Opgave 7 Tokamak Tokamakken Alcator C-Mod på MIT i USA er bygget til at arbejde ved store magnetfelter. Det muliggør eksperimenter med plasma, som har store tætheder og strømstyrker. I 1997 lykkedes det et forskerhold på Alcator C-Mod at opnå et plasma med deuterium, hvor stabiliteten var bedre end tidligere set. Under eksperimentet havde magnetfeltet i torussen størrelsen 5,3 T. Torussen har storradius 0,67 m og 120 vindinger. a) Beregn strømstyrken i vindingerne under eksperimentet. Graferne viser tætheden ne af elektroner og det samlede tryk p fra elektroner og ioner i centrum af plasmaet som funktion af tiden t efter eksperimentets start.
Side 10 af 10 sider b) Bestem temperaturen i centrum af plasmaet til tidspunktet 1,5 s efter eksperimentets start. (Opgavesættet er slut)
AGYM 171-29