Nedenfor vil du finne regneoppgaver for Fysikk 1 for videregående. Oppgavene er delt inn i 2 nivå etter vanskelighetsgrad.

Nivå 1

Oppgave 1.1
En Tesla Roadster (el-bil) akselererer fra 0 til 100 km/h i løpet av 3,7 sekunder.
a) Hva blir akselerasjonen?
b) Hvor stor strekning har du nå tilbakelagt?
Bilen veier 1235 kg.
c) Finn summen av kreftene som virker på bilen.
d) Hvor stor er tyngdekraften?
e) Hvilke andre krefter virker inn på bilen? Lag tegning.

Oppgave 1.2
I et OTEC-anlegg (for å utvinne varmeenergi fra havet) trengs det kaldtvann fra dypet. Det blir fraktet opp i et rør. I dette eksempelet tar vi for oss et OTEC-anlegg der det trengs 2 m³/s vann per MW.
a) Hvor mye vann per sekund trengs det for å oppnå en effekt på 4000 MW?

Oppgave 1.3

Vanlig lyspære: 60 W, levetid: 2 500 timer

Sparepære: 11 W, levetid: 10 000 timer

a) Ta utgangspunkt i ditt egent rom (antall lyspærer). 10 000 timer er 416 dager, hvor mange kWh vil du i løpet av disse dagene spare på å bruke sparepærer fremfor vanlige lyspærer?

• Strømpris: 0.84 kr/ kWh
• Pris sparepære: 50 kr
• Pris vanlig pære: 5 kr.

c) Med utgangspunkt i svaret fra oppgaven over, hvilket alternativ er billigst og hvor mye vil du spare på dette?

Tallene er hentet fra http://www.nrk.no/helse-forbruk-og-livsstil/1.6745904

Oppgave 1.4
En vindturbin blir tilført 4,8 MW energi per sekund, men den leverer bare 2,3 MW til strømnettet. Hva er virkningsgraden til vindturbinen?

Oppgave 1.5
En natt blåser det mye, og et vindkraftverk produserer mer strøm enn det er behov for. Da brukes overskuddsenergien til å pumpe vann 300 m opp i et magasin.

a) Det pumpes 150 m³ vann per sekund. Hvor mye vann blir dette på 6 timer?

b) Hvor mye potensiell energi får vannet tilført?

c) På hvilken måte er denne formen for energilagring forskjellig fra et batteri?

d) La os si at du har et energitap på ca 20 % når du pumper vannet og opp og ned igjen fra pumpekraftverket, hvorfor vil dette likevel ved lave strømpriser lønne seg for strømprodusenten?

Oppgave 1.6
En vanlig varmtvannstank rommer 200 liter.

a) hvor mye koster det deg å varme opp denne tanken til 70 grader? Husk at man tar opp vannet på ca. 5 grader. Vi går ut fra 1 L vann veier 1 kg. Den spesifikke varmekapasiteten(c) til vann er 4.1813 kJ/(K*kg).

b) Hvor mye sparer du på å varme den opp til 65 grader?

c) La oss si at du varmer opp varmtvannstanken 1 gang om dagen, hvor mye sparer du på 1 år?

Nivå 2

Oppgave 2.1

I denne oppgaven skal vi sammenligne et nytt og et eldre hus. Vi antar at begge husene er 160 kvm. Det nye huset er bygget etter Tek 10 og har et varmetap på 0.724 W/(m²K) . Det eldre huset er bygget i 1980 har et varmetap på omtrent 1.9 W/(m²K).

Vi installerer en varmepumpe med varmefaktor (COP) på 3.5 i begge husene. Det betyr at hvis vi tilfører 1 kW med energi (strøm) får vi en energieffekt på 3.5 kW (varme).

Det er 0 grader celsius ute.

a) Hvor mye energi må du tilføre en varmepumpen for å holde en temperatur på 21 grader celsius gjennom hele døgnet i huset bygget i 1980?
Tips: Regn ut temperaturdifferansen og se på enheter. Det er hensiktsmessig å bruke enheten kWh (kilowatttimer) for energi, men du kan også benytte J (joule). 1 kWh = 3.6 MJ.

b) Hvor mye energi må du tilføre en varmepumpen for å holde en temperatur på 21 grader celsius gjennom hele døgnet i huset bygget etter Tek 10-standard?

c) Gitt at temperaturdifferansen mellom ute og inne i løpet av en måned er i gjennomsnitt 17 grader celsius og at strømprisen er 0.84 kr/kWh. Vi antar at det alltid er høyere temperatur inne enn ute og at det er 31 dager i måneden. Hvor mye mer koster det å holde jevn temperatur i huset fra 1980 enn det nye Tek 10-huset?

d) Med utgangspunkt i Tek 10 huset og en strømpris på 0.84 kr/ kWh, hvor mye vil du  i løpet av et år spare på å senke innetemperaturen med 1 grad?

e)  Mange som kjøper varmepumpe øker innetemperaturen, hvorfor er dette lite gunstig for miljøet?

Oppgave 2.2
En vindturbin har 35 m lange blader. Vinden blåser med en vindhastighet på 13 m/s. Luftas tetthet et ca. 1,2 kg/m³

a) Hva er massen til lufta som passerer rotoren per sekund?

b) Hvor mye energi kan vindturbinen produsere per sekund (effekt)?

c) Hva er effekten til vindturbinen hvis du tar med at virkningsgraden er 45%?

Oppgave 2.3
En horisontalakset tidevannsturbin har 9 m lange rotorblad.

a) Hva er “sveipearealet” A for rotoren?

Vannets tetthet ρ er 854 ganger høyere enn luftas tetthet. Luftas tetthet = 1,2 kg/m³

b) Hva er vannets tetthet?

Tidevannsturbinen står under vann i et sund der tidevannsstrømmen V er på 2 m/s.

c) Hva er effekten til turbinen?

Formel: \(P = \frac12 \rho A v^3 \)
ρ = vannets tetthet (funnet i oppg b)
A = sveipeareal πr² (funnet i oppg a)
v = tidevannsstrøm 2 m/s

Svaret i oppgave c) er 100 % av energien i vannet. Denne tidevannsturbinen har en virkningsgrad på 30 %.

d) Hva er den nyttbare effekten?

Oppgave 2.4
Hvordan er lysene i rommet du er i koblet?

Oppgave 2.5
Et vannkraftverk har en fallhøyde på 500 meter, og det renner 150 000 tonn vann gjennom det hvert døgn.

a) Hvor stor effekt har kraftverket?

b) Er dette et storskala- eller småskalakraftverk?

c) Hvor mange hus kan dette kraftverket forsyne med strøm per år hvis vi anslår at hvert hus bruker 25 000 kWh/år?

d) Hvor mange Joule tilsvarer kraftverkets årlige produksjon av strøm?

Fasit

Hvis du oppdager noen feil o.l. setter vi stor pris på at du tar kontakt med oss via post@ungenergi.no