Tentamen i Fysik för M,P,T,I,L 040421 14-19

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 är sensorer och instrument i bilar

1

De flesta lite dyrare bilar har numera fickparkeringssensorer dvs de känner av hur långt det är kvar till bakomvarande bil när man backar in i en parkeringsficka.

Dessa bygger ofta på ultraljud som ska riktas bakåt. Antag att man vill göra detta med en lins av ett material som har akustisk impedans 860000kg/m²s och ljudhastighet 580 m/s.

Linsen ska ha en fokallängd på +100mm och dess ena sida ska vara plan (dvs den ska vara planokonvex eller planokonkav).

Vilken krökningsradie ska den krökta ytan ha? (Ledning: Tänk på hur brytningsindex härleds?)

Tvärsnitts-skiss av linsen är nödvändig för full poäng.

2

Man brukar säga att elektriska fältet inuti en plåtbil är noll därför att den fungerar som en Faradays bur.

Approximera bilen med en rektangulär plåtlåda med rimliga mått och uppskatta vilka ytladdningar man får i ytorna om bilen placeras i ett vertikalt, neråtriktat fält på 1 MV/m.

Skiss där det framgår vilka ytor som har vilka laddningar ska bifogas.

3

Genom att mäta hur ofta och hur skarpt bilen svänger kan det intelligenta fordonet avgöra om föraren ägnar sig åt stadskörning, skogsvägskörning, landsvägskörning eller motorvägskörning och anpassa ljusbilden vid både hel- och halvljus till detta. Mycket kurvor = bredare ljusbild.

Detta görs att flytta lampan i förhållande till en lins som sitter framför (linsen är segmenterad dvs uppdelad i facetter, men det behöver vi inte bry oss om).

Antag att lampans lysande volym är liten (= punktformig), linsens fokallängd är 120mm, och har diametern 90mm. Hur mycket ska lampan flyttas och i vilken riktning (från fokus) för att ljuset ska spridas 15 grader åt vardera hållet?

Skiss över förflyttningen ska bifogas.

4

Det faktum att vindrutan lutar kraftigt i en del bilar gör att de blir extremt känsliga för reflexer, som föraren kan störas av, från plastdetaljer under vindrutan. Antag att man vill antireflexbehandla för 60 graders infallsvinkel, med ett skiktindex på 1,38.

AR-behandlingen optimeras för 550nm. För vilken synlig våglängd blir AR-behandlingen sämst (=minst verksam) för vinkelrätt infall?

5

Ett av de större amerikanskägda ”svenska” bilmärkena fick för några år sedan problem med en mediadiskussion runt huruvuda magnetfältet från kablaget var farligt.

Uppskatta magnetfältet från en ledare som strömförsörjer startmotorn. (Returledning sker genom karossen så den behöver vi inte bekymra oss om)

Volvo har 12V system och startmotorn kan utveckla bråkdelar av 1kW