Denne oppgaven handler om stråling.

Figuren viser planckkurven til stjernen Sirius.

 

 

 

 

 

a) Bruk Wiens forskyvningslov til å bestemme overflatetemperaturen til Sirius.

 

En annen stjerne A har overflatetemperatur 15000 K.

Oppgave 2

Denne oppgaven handler om fotoner og bevaring av bevegelsesmengde.

Arthur H. Compton (1892 - 1962) oppdaget i 1923 at dersom han sendte røntgenstråler inn i et område med frie elektroner, forandret noe av strålingen retning og fikk større bølgelengde. Compton forklarte dette ved å anta at røntgenstrålene var fotoner, og at fotonene kolliderte med elektronene. For dette arbeidet mottok Compton nobelprisen i fysikk sammen med Charles T. R. Wilson.

Compton fant ut at sammenhengen mellom fotonets bølgelengde l før støtet og l ' etter støtet er:

l ' - l = l _c (1 - cosq )

der l _c = 2,43× 10^-12 m er en konstant, og q er vinkelen fotonet blir bøyd av når det støter sammen med et elektron som ligger i ro.

Et foton beveger seg langs x - aksen. Bølgelengden er 2,65× 10^-11 m. Fotonet støter sammen med et elektron som ligger i ro i origo. Fotonet blir avbøyd en vinkel q = 30° . Vinkelen mellom x - aksen og elektronets fart etter støtet kaller vi f .

Oppgave 3

Denne oppgaven handler om krefter og energi.

Figuren viser en leketøysbilbane. Bilbanen består av et horisontalt stykke med en utskytingsfjær i den ene enden, en sirkelformet, vertikal loop med radius 0,25 m og et skråplan med helningsvinkel 40° . Bilen som blir brukt er liten, og når vi gjør beregninger, kan vi regne som om den glir. Massen til bilen er 0,020 kg.

Friksjonen er svært liten på den horisontale delen av banen og i loopen. På skråplanet er friksjonstallet 0,30.

Vi plasserer bilen foran utskytningsfjæra. Når fjæra blir utløst, får bilen kinetisk energi lik 0,28 J.

a) Hvor stor fart får bilen etter at fjæra er utløst?

    Regn ut farten til bilen når den passerer det øverste punktet i loopen.

b) Tegn inn kreftene som virker på bilen når den passerer det øverste punktet i loopen.

     Vis ved regning at bilen ikke mister kontakten med loopen.

c)  Tegn inn kreftene som virker på bilen når den beveger seg oppover skråplanet.

     Hvor stor er akselerasjonen da?

             d)  Undersøk om bilen vil følge loopen tilbake til fjæra.

 Oppgave 4

Du skal besvare enten alternativ A eller alternativ B. De to alternativene er likeverdige ved vurderingen.

Dersom besvarelsen inneholder deler av begge, vil bare det du har skrevet på alternativ A bli vurdert.

 Alternativ A

Denne oppgaven handler om fysikkforsøk.

I løpet av den tida du har arbeidet med 3FY, har du gjort flere forsøk.

I denne oppgaven skal du gjøre rede for ett av dem slik at du viser at du kan eksperimentelle arbeidsmetoder. Du skal ta for deg et forsøk der du samlet inn og bearbeidet måledata.

 Alternativ B

Denne oppgaven handler om ladde partiklers bevegelse i elektriske og magnetiske felter.

 En ladd partikkel kommer inn i et homogent magnetfelt. Farten til partikkelen står vinkelrett på flukslinjene.

a) Tegn en figur som viser kraften som virker på partikkelen. Forklar hvorfor banen blir en sirkel.
Utled et uttrykk for radien i denne sirkelen.

 

Også ladninger som beveger seg inne i et metall som er i et magnetfelt vil bli avbøyd. Dette ble første gang observert av den 24 år gamle studenten Edwin A. Hall i 1879. Effekten kalles halleffekt til ære for ham.

I 1998 fikk Horst L. Störmer, Daniel C. Tsui og Robert B. Laughlin nobelprisen i fysikk for eksperimentelt og teoretisk arbeid knyttet til halleffekt.

Bildet og figurteksten er fra nobelinstituttets pressemelding om nobelprisen i fysikk 1998. Den "firkantede boksen" er en del av en tynn metalleder.

I figurteksten står det:

Et magnetfelt i positiv z-retning avbøyer positive ladningsbærere i negativ y-retning.

b) Begrunn at det er slik.

 

Halls forsøk viste at vi får overskudd av positive ladninger på den ene siden av metallet og negative på den andre, slik figuren viser. Dette gir spenningen U_H , som vi kaller hall-spenningen.

c) Tegn en figur som viser hvilke krefter som virker på en positiv ladningsbærer når den beveger seg langs x - aksen inne i metallet etter at hall-spenningen er etablert.

d) Vis at hall-spenningen U_H er bestemt ved uttrykket

der v er farten til ladningsbærerne når de beveger seg langs x-aksen og d er bredden til metallbiten målt langs y- aksen.

Oppgave 5

Denne oppgaven handler om krumlinjet bevegelse.

I forbindelse med naturkatastrofer er det vanlig å slippe ned mat og utstyr fra fly.

Det er viktig at pakkene som blir sluppet ut lander der de skal, og at de ikke blir ødelagt. Flyets fart, høyde og bevegelsesretning vil være avhengig av forholdene i området der pakkene skal lande.

Den teoretisk største farten en pakke kan få når det treffer bakken, beregner vi ved å se bort fra luftmotstanden.

a) Regn ut denne farten hvis flyet har horisontal fart lik 300 km/h. Velg selv en passende høyde.

 

I virkeligheten kan vi ikke se bort fra luftmotstanden. Den øker når farten øker.