Tentamen i Fysik för IMT 5A1225 020305

Alla hjälpmedel utom sådana som innebär kontakt med andra levande varelser är tillåtna. Uppgifterna är inte ordnade i svårighetsgrad. Tänk på att även en ansats på ett tal kan ge delpoäng. 2.5p erfordras för godkänt.

Temat denna gång är teknologiska hjälpmedel för tankrederier

1

När man vill mäta hur full en oljetank är gör man det ofta genom att i tanken montera ett par parallella plattor och sedan mäta hur kapacitansen mellan dem förändras när utrymmet mellan dem är mer eller mindre fyllt av olja. Antag att plattavståndet är 10mm, plattbredden 120mm och plattornas höjd är 8,0m. Oljans er=5,6 Hur beror kapacitansen mellan plattorna av oljenivån?

Plotta C som funktion av oljans höjd (dvs 0 till 8m) i ett stort diagram med graderade axlar

2

Vid så kallad tröghetsnavigering mäter man ut en kurs (=färdriktning) som båten ska ha och ställer sedan in denna med ett gyro som alltså inte vrider sig i förhållande till jorden. Kopplat till detta gyro finns en kort spole (som alltså är fixt i förhållande till gyrot/jorden) Runt denna spole finns en annan kort spole som är fix i förhållande till båten. Man mäter sedan ömsesidiga induktansen mellan dem. Hur stor vridning motsvarar en ändring av M med 1/10.000 om vinkeln mellan spolarnas axlar från början är 45° resp om den är 0°?

3

Alla båtar har ekolod. Sådana bygger på att man skickar ut ljudpulser direkt i vattnet och mäter när och vad som kommer tillbaka. Ljudsändaren består i princip av en metallbricka som vibrerar med en viss fix amplitud och frekvens. När man har den i luft ger den 50µW/m² på 1m avstånd. Vilken intensitet ger den på 1m avstånd i vatten? (den är alltså nedsänkt i vattnet)

4

Vid angöring i hamn (dvs när fartyget lägger till) använder man laseravståndsmätare för att mäta avståndet till kajkant under de sista metrarna. Därvid belyser man en fläck på kajkanten, med en stråle som går rakt (=vinkelrätt) ut från skrovets sida. Den belysta fläcken betraktas sedan av en sorts TV-kamera belägen 10cm vid sidan av laserstrålen. Denna har en lins med f=10mm. TV-kameran "tittar" rakt ut från skrovet, dvs dess symmetriaxel är parallell med laserstrålen.

Plotta (=graderade axlar) hur bilden av laserpunkten flyttar sig på TV-kamerans ljuskänsliga yta som funktion skrovets avstånd till kajkanten för avstånd från 3m ner till 3dm

5

Ett problem vid oljetransporter i tropikerna är kondens av vattenånga i tankarna, vilket måste undvikas för att förhindra rostning inifrån. Av den anledningen kontrollerar man ofta med laserstråle om det finns ett tunt vattenskikt på ytan av oljan. Detta görs med en laser med två olika våglängder, tex 500nm och 800nm. Man mäter kvoten mellan reflexernas styrka för de bägge våglängderna och avgör på det sättet om det finns ett tunt vattenskikt eller inte.

Förklara hur detta fungerar.