Lösning - Fysikum

) Stenen väger 15 g och cykelns hastighet är 18 km/h. Ett föremål på hjulets periferirör sig med en fart relativt navet (centrum), som ges av cykelns hastighet, samtidigtsom navet rör sig. Cykelhjulet har diametern 28 tum (1 tum = 2,54 cm). Hur storrörelseenergi har stenen när den träffar marken?(3p)Lösning:a) Stenen har en konstant horisontell hastighet efter att den lossnat samtidigt som denfaller (jfr med horisontellt kast) så a beskriver rörelsen bäst.b) Cykelhjulets periferihastighet relativt rotationscentrum ges av cykelns hastighet,samtidigt som rotationscentrum, dvs. navet, rör sig med samma hastighet. Stenenshorisontella utgångshastighet är alltså 2·18 km/h = 36 km/h = 10 m/s. Fallhöjden är28·0,0254 m = 0,7112 m. Totala energin i form av rörelsenergi vid nedslaget ges avE = 1 2 mv 2 +mgh = 0,015⋅( 1022 +9,82⋅0,7112) J = 0,85 J . Svar: {a) ab) 0,85 J5. a) En rak ledare är uppspänd i nord-sydlig riktning i ettklassrum i Stockholm. Under ledaren finns enorienteringskompass på ett bord, se figur. Avståndetmellan ledare och kompassnål är 2,0 cm. Denjordmagnetiska flödestätheten är 50 μT och inklinationenär 70 0 , dvs vinkeln mellan horisontalplanet ochfältlinjerna är 70 0 .Beräkna strömstyrkan i ledaren.(2p)b)2,0 A 1,0 A. XGenom två långa raka parallella ledare på avståndet1,0 cm från varandra flyter strömmar i motsattariktningar enligt figuren. Bestäm krafternas storlek permeter på de två ledarna. Rita i en figur krafternasriktning och relativa storlek.(2p)Lösning:a) Utan strömförande ledare bör kompassnålen peka norrut. Avvikelsen är 360 0 - 315 0 =45 0 . Strömmen ger upphov till ett magnetfält som är riktat västerut och med en sådanflödestäthet att vektorsumman av detta fält och det jordmagnetiska fältetshorisontalkomposant bildar en resultant, i vars riktning kompassnålen ställer in sig.Det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant ärB Jh = B J ⋅sin(90−70) 0 = 50⋅sin 20 0 μT = 17,1μT . Eftersom avlänkningen är 45 0 ärB I= B Jh . Strömmens magnetfält B I= μ 02π ⋅I ger strömmenaI = 2π1⋅a⋅Bμ I=A = 1,7 A0 2,0⋅10 −7⋅0,020⋅17,1⋅10−64