1P-Y EL Vår 2023

Ikke prøvd Prøvd Trenger hjelp Klart
1P-Y EL Vår 2023 – oversikt over oppgavene
Navn Nivå LF Status
Del 1 1 time uten hjelpemidler
1-1 Prisformel sparkesykkel ✔︎
1-2 Sammenligne priser på hundemat ✔︎
1-3 Prosentvis prisforskjell sjokolade ✔︎
1-4 Trigonometri og effekttrekant ✔︎
Del 2 3 timer med hjelpemidler
2-1 Strøm og virkningsgrad elektromotor ✔︎
2-2 Effektformel vindturbin ✔︎
2-3 Solcellepanel areal og kostnad ✔︎
2-4 Ludvigs dusjregnskap ✔︎
2-5 Martines studielån Martines studielån ✔︎

Del 1 — uten hjelpemidler · 1 time

Oppgave 1-1 : Prisformel sparkesykkel

Firmaet Roi leier ut elektriske sparkesykler.

Prisen for å leie en sparkesykkel fra Roi beregnes slik:

  • 8 kroner for å låse opp sparkesykkelen
  • 3 kroner per minutt

Hvor mye må du betale for å låse opp og leie en sparkesykkel i 4 minutter?

Tenk deg at du låser opp og leier en sparkesykkel. Prisen du betaler, er 53 kroner. Hvor mange minutter varer turen?

Du vil lage en formel for prisen PP du må betale for å leie en sparkesykkel i xx minutter.

Hvilken av formlene nedenfor er riktig? Husk å begrunne svaret ditt.

A. P=8x+3P = 8x + 3

B. P=8+x+3P = 8 + x + 3

C. P=83xP = 8 \cdot 3 \cdot x

D. P=8+3xP = 8 + 3x

E. P=8x+3xP = 8x + 3x

Fasit

20kr20 \, \mathrm{kr}

15min15 \, \mathrm{min}

D: P=8+3xP = 8 + 3x

Løsningsforslag

Oppstartsprisen er 8 kr og leieprisen er 3 kr per minutt. For 4 minutter:

8+34=8+12=20kr8 + 3 \cdot 4 = 8 + 12 = \underline{\underline{20 \, \mathrm{kr}}}

Vi vet at prisen er 53 kr, og setter opp en likning:

8+3x=533x=45x=15min\begin{aligned} 8 + 3x &= 53 \\ 3x &= 45 \\ x &= \underline{\underline{15 \, \mathrm{min}}} \end{aligned}

Prisen er alltid 8 kr i oppstart pluss 3 kr for hvert minutt. Formelen for xx minutter er altså:

P=8+3xP = 8 + 3x

Alternativ D er riktig.

Oppgave 1-2 : Sammenligne priser på hundemat

Du skal kjøpe hundemat og kan velge mellom merkene Gnafs og Nam-Nam. Hundematen selges i sekker.

GnafsNam-Nam
Pris per sekk700 kroner600 kroner
Vekt per sekk10 kg8 kg
Mengde per dag250 gram200 gram

Skriv av tabellen nedenfor. Gjør beregninger og fyll inn riktige tall i de tre tomme rutene.

Nam-Nam hundemat

Vekt (kg)8421
Pris (kroner)600

Hvilken hundemat har den laveste kiloprisen? Hva er prisen per kilogram for denne hundematen?

Hvilken hundemat gir lavest kostnad i kroner per dag? Husk å begrunne svaret ditt.

Fasit

300, 150, 75 kr

Gnafs: 70kr/kg70 \, \mathrm{kr/kg}

Nam-Nam: 15kr/dag15 \, \mathrm{kr/dag}

Løsningsforslag

Nam-Nam koster 600 kr for 8 kg. Vi deler på 2, 4 og 8 for å finne prisene:

Nam-Nam hundemat

Vekt (kg)8421
Pris (kroner)60030015075

Kilopris for hvert merke:

  • Gnafs: 700÷10=70kr/kg700 \div 10 = 70 \, \mathrm{kr/kg}
  • Nam-Nam: 600÷8=75kr/kg600 \div 8 = 75 \, \mathrm{kr/kg}

Gnafs har den laveste kiloprisen med 70kr/kg\underline{\underline{70 \, \mathrm{kr/kg}}}.

Daglig kostnad for hvert merke:

  • Gnafs: 250g=0,25kg250 \, \mathrm{g} = 0{,}25 \, \mathrm{kg}, kostnad per dag =0,2570=17,50kr= 0{,}25 \cdot 70 = 17{,}50 \, \mathrm{kr}
  • Nam-Nam: 200g=0,20kg200 \, \mathrm{g} = 0{,}20 \, \mathrm{kg}, kostnad per dag =0,2075=15,00kr= 0{,}20 \cdot 75 = 15{,}00 \, \mathrm{kr}

Nam-Nam gir lavest kostnad per dag med 15kr/dag\underline{\underline{15 \, \mathrm{kr/dag}}}.

Selv om Gnafs er billigst per kilogram, trenger hunden mer Gnafs per dag (250 g) enn Nam-Nam (200 g), og Nam-Nam vinner likevel på daglig kostnad.

Oppgave 1-3 : Prosentvis prisforskjell sjokolade

Marko har kjøpt en sjokoladeplate i en butikk. Den kostet 20 kroner.

Mari har kjøpt en sjokoladeplate på en bensinstasjon. Den kostet 50 kroner.

Det var rart. Kan vi ha regnet riktig? Hvorfor får vi ulike prosenttall?

Gjør beregninger og svar på Marko sine spørsmål.

Fasit

Begge har rett. Marko: 3020100%=150%\frac{30}{20} \cdot 100\,\% = 150\,\% (grunnlag: butikkpris). Mari: 3050100%=60%\frac{30}{50} \cdot 100\,\% = 60\,\% (grunnlag: bensinstasjonspris).

Løsningsforslag

Marko regner ut hvor mye dyrere bensinstasjonen er sammenlignet med butikken (bruker butikkprisen 20 kr som grunnlag):

502020100%=3020100%=150%\frac{50 - 20}{20} \cdot 100 \, \% = \frac{30}{20} \cdot 100 \, \% = 150 \, \%

Mari regner ut hvor mye billigere butikken er sammenlignet med bensinstasjonen (bruker bensinstasjonsprisen 50 kr som grunnlag):

502050100%=3050100%=60%\frac{50 - 20}{50} \cdot 100 \, \% = \frac{30}{50} \cdot 100 \, \% = 60 \, \%

Begge har regnet riktig. De får ulike prosenttall fordi de har brukt forskjellige grunnlag. Marko regner prosentvis økning fra butikkpris (20 kr), mens Mari regner prosentvis reduksjon fra bensinstasjonspris (50 kr).

Sensorveiledning

En kandidat som kommer fram til riktig svar på et av spørsmålene, får 1 poeng.

Oppgave 1-4 : Trigonometri og effekttrekant

Figuren under viser en rettvinklet trekant.

Rettvinklet trekant ABC

Skriv uttrykket for sinu\sin u i trekanten ABCABC.

Frekvensen på vekselstrømmen i sentralnettet i Norge overvåkes kontinuerlig. Den skal være 50 hertz (svingninger per sekund), men det er tillatt med et lite avvik.

Maksimalt tillatt avvik er ±,1 Hz\pm {,}1 \mathrm{~Hz}.

Frekvensovervåking sentralnett

Hvor stort kan frekvensavviket være i prosent?

Figuren under viser en effekttrekant som viser sammenhengen mellom reaktiv effekt (QQ), tilført effekt (PP), tilsynelatende effekt (SS) og fasevinkel (φ\varphi) i en elmotor.

Effekttrekant elmotor

I denne trekanten er P=40 WP = 40 \mathrm{~W} og cosφ=4050\cos \varphi = \dfrac{40}{50}.

Regn ut den reaktive effekten (QQ).

Fasit

sinu=BCAC\sin u = \frac{BC}{AC}

0,2%0{,}2\,\%

Q=30VArQ = 30 \, \mathrm{VAr}

Løsningsforslag

I trekanten ABCABC er uu vinkelen ved AA og den rette vinkelen er ved BB.

Sinus er forholdet mellom motstående katet og hypotenus:

sinu=BCAC\underline{\underline{\sin u = \frac{BC}{AC}}}

Maksimalt avvik er 0,1Hz0{,}1 \, \mathrm{Hz} fra 50Hz50 \, \mathrm{Hz}:

0,150100%=0,2%\frac{0{,}1}{50} \cdot 100 \, \% = \underline{\underline{0{,}2 \, \%}}

Fra effekttrekanten ser vi at cosφ=PS\cos \varphi = \dfrac{P}{S}, og vi vet at P=40WP = 40 \, \mathrm{W} og cosφ=4050\cos \varphi = \dfrac{40}{50}.

Dermed er S=50VAS = 50 \, \mathrm{VA}. Vi bruker Pytagoras for å finne QQ:

Q=S2P2=502402=25001600=900=30VArQ = \sqrt{S^2 - P^2} = \sqrt{50^2 - 40^2} = \sqrt{2500 - 1600} = \sqrt{900} = \underline{\underline{30 \, \mathrm{VAr}}}

Del 2 — med hjelpemidler · 3 timer

Oppgave 2-1 : Strøm og virkningsgrad elektromotor

En terrassevarmer er merket med P=1725 WP = 1725 \mathrm{~W} og U=230 VU = 230 \mathrm{~V}.

Formelen for effekt for en slik terrassevarmer er

P=UIP = U \cdot I

PP er effekten i watt, UU er spenningen i volt, og II er strømstyrken i ampere.

Hvor mye strøm (II) går det gjennom denne terrassevarmeren?

Elektromotoren under er koblet til et trefasenett.

Elektromotor i trefasenett

Formelen for tilført effekt (Pt)(P_t) er Pt=3UIcosφP_t = \sqrt{3} \cdot U \cdot I \cdot \cos \varphi

Formelen for virkningsgraden til en elektromotor er

η=PaPt\eta = \frac{P_a}{P_t}

Bruk de oppgitte formlene og finn cosφ\cos \varphi dersom η=,8\eta = {,}8, U=230 VU = 230 \mathrm{~V}, I=5 AI = 5 \mathrm{~A} og Pa=920 WP_a = 920 \mathrm{~W}.

Fasit

I=7,5AI = 7{,}5 \, \mathrm{A}

cosφ0,58\cos \varphi \approx 0{,}58

Løsningsforslag

Vi løser P=UIP = U \cdot I for II:

I=PU=1725230=7,5AI = \frac{P}{U} = \frac{1725}{230} = \underline{\underline{7{,}5 \, \mathrm{A}}}

Vi bruker de to formlene. Først finner vi tilført effekt fra virkningsgraden:

η=PaPt    Pt=Paη=9200,8=1150W\eta = \frac{P_a}{P_t} \implies P_t = \frac{P_a}{\eta} = \frac{920}{0{,}8} = 1150 \, \mathrm{W}

Deretter setter vi inn i formelen for tilført effekt og løser for cosφ\cos \varphi:

Pt=3UIcosφ1150=32305cosφcosφ=1150323050,58\begin{aligned} P_t &= \sqrt{3} \cdot U \cdot I \cdot \cos \varphi \\ 1150 &= \sqrt{3} \cdot 230 \cdot 5 \cdot \cos \varphi \\ \cos \varphi &= \frac{1150}{\sqrt{3} \cdot 230 \cdot 5} \approx \underline{\underline{0{,}58}} \end{aligned}

Oppgave 2-2 : Effektformel vindturbin

En vindturbin henter energi fra luft i bevegelse.

Formelen for hvor mye effekt en vindturbin leverer, ser slik ut:

P=v3Aρη2P = \frac{v^3 \cdot A \cdot \rho \cdot \eta}{2}

PP er effekt i watt, vv er vindhastighet i meter i sekundet, AA er arealet som bladene dekker på én rotasjon, ρ\rho er egenvekten til luft, og η\eta er virkningsgraden til turbinen.

Vindturbinen er konstruert for drift med følgende verdier:

Vindhastighetv=10 m/sv = 10 \mathrm{~m/s}
Virkningsgradη=,5\eta = {,}5
ArealA=20 m2A = 20 \mathrm{~m^2}
Egenvekten til luftρ=1,3 kg/m3\rho = 1{,}3 \mathrm{~kg/m^3}

Finn den leverte effekten (PP) til vindturbinen. Husk å begrunne svaret ditt.

Hva må AA av bladene til vindturbinen være hvis effekten skal være 9425 W9425 \mathrm{~W} med samme vindhastighet?

Hva gir størst økning i effekt: en dobling av rotorarealet AA eller en dobling av vindhastigheten vv? Gjør utregninger og begrunn svaret ditt.

Fasit

P=6500WP = 6500 \, \mathrm{W}

A=29m2A = 29 \, \mathrm{m}^2

Dobling av vv gir størst økning (faktor 8 mot faktor 2)

Løsningsforslag

Vi setter inn de oppgitte verdiene i formelen:

P=v3Aρη2=103201,30,52=1300002=6500WP = \frac{v^3 \cdot A \cdot \rho \cdot \eta}{2} = \frac{10^3 \cdot 20 \cdot 1{,}3 \cdot 0{,}5}{2} = \frac{130\,000}{2} = \underline{\underline{6500 \, \mathrm{W}}}

Vi løser for AA når P=9425WP = 9425 \, \mathrm{W}:

9425=103A1,30,529425=325AA=9425325=29m2\begin{aligned} 9425 &= \frac{10^3 \cdot A \cdot 1{,}3 \cdot 0{,}5}{2} \\ 9425 &= 325 \cdot A \\ A &= \frac{9425}{325} = \underline{\underline{29 \, \mathrm{m}^2}} \end{aligned}

Vi beregner effekten ved dobling av AA og ved dobling av vv:

Dobling av AA (fra 20 til 40 m²):

P=103401,30,52=13000WP = \frac{10^3 \cdot 40 \cdot 1{,}3 \cdot 0{,}5}{2} = 13\,000 \, \mathrm{W}

Det er 2 ganger den opprinnelige effekten.

Dobling av vv (fra 10 til 20 m/s):

P=203201,30,52=8000200,651=52000WP = \frac{20^3 \cdot 20 \cdot 1{,}3 \cdot 0{,}5}{2} = \frac{8000 \cdot 20 \cdot 0{,}65}{1} = 52\,000 \, \mathrm{W}

Det er 8 ganger den opprinnelige effekten.

Dobling av vindhastigheten vv gir størst økning. Fordi vv er opphøyd i tredje potens i formelen, gir en dobling av vv en økning med faktoren 23=82^3 = 8, mens dobling av AA bare gir dobbel effekt.

Oppgave 2-3 : Solcellepanel areal og kostnad

Solcellepanel

Solcellepanelet over har bredde 992 mm og lengde 1956 mm.

Formelen for å finne arealet (AA) av solcellepanelet er A=lbA = l \cdot b, hvor ll er lengden og bb er bredden av panelet.

Finn arealet av solcellepanelet og oppgi svaret i kvadratmeter.

Det skal installeres et solcelleanlegg på et tak, og anlegget skal ha en kapasitet (PP) på minst 3,5 kW.

De som skal montere anlegget, kan velge mellom to typer solcellepanel:

Alternativ 1Alternativ 2
Kapasitet (PP)200 W350 W
Pris per panel (i kroner)15002500

Gjør undersøkelser og bestem hvilket av de to alternativene som gir lavest totalkostnad.

På flate tak bør solcellepanel monteres med en vinkel på 63 grader for å gi maksimal strømproduksjon.

Solcellepanel montert på flatt tak – tegning med høyde AC

Bruk informasjon fra tegningen over for å regne ut høyden ACAC i millimeter i bakkant av panelet.

Fasit

A=1,94m2A = 1{,}94 \, \mathrm{m}^2

Alternativ 2 gir lavest kostnad: 25000kr25\,000 \, \mathrm{kr} (10 paneler)

AC884mmAC \approx 884 \, \mathrm{mm}

Løsningsforslag

Vi bruker formelen A=lbA = l \cdot b:

A=1956992=1940352mm2=1,94m2A = 1956 \cdot 992 = 1\,940\,352 \, \mathrm{mm}^2 = \underline{\underline{1{,}94 \, \mathrm{m}^2}}

Vi finner antall paneler og kostnad for hvert alternativ:

Alternativ 1 (200 W per panel): Trenger 3500/200=18\lceil 3500 / 200 \rceil = 18 paneler. Kostnad: 181500=27000kr18 \cdot 1500 = 27\,000 \, \mathrm{kr}

Alternativ 2 (350 W per panel): Trenger 3500/350=10\lceil 3500 / 350 \rceil = 10 paneler. Kostnad: 102500=25000kr10 \cdot 2500 = 25\,000 \, \mathrm{kr}

Alternativ 2 gir lavest totalkostnad med 25000kr\underline{\underline{25\,000 \, \mathrm{kr}}}.

Fra tegningen ser vi at panelet (992 mm langt) er hypotenusen i en rettvinklet trekant, med vinkel 63° ved BB. ACAC er den loddrette høyden bak panelet.

AC=992sin(63°)9920,891884mmAC = 992 \cdot \sin(63°) \approx 992 \cdot 0{,}891 \approx \underline{\underline{884 \, \mathrm{mm}}}

Oppgave 2-4 : Ludvigs dusjregnskap

Ludvig bor i hybelleilighet. Han synes strømregningene for 2022 var høye. Han lurer på hvor mye strøm han brukte på oppvarming av varmtvann til dusjing. Ludvig gjør undersøkelser og fyller inn data i et regneark. Se nedenfor. Strømforbruk måles i kilowattimer (kWh).

Regneark som viser Ludvigs dusjregnskap

Lag et regneark som vist ovenfor. Lag formler i de grønne cellene slik at utregningene blir riktige. Husk å ta med formlene i besvarelsen din.

I celle B11 skriver Ludvig =B3 * B5/60

Hvilket tall får Ludvig som svar i celle B11?

Foreslå en tekst han kan skrive i celle A11, som forklarer hva tallet i celle B11 betyr.

I 2023 har Ludvig blitt sammen med Ines. Hun er opptatt av både miljø og sparing. Ines gir Ludvig noen sparetips:

  • Bytt dusjhode til sparedusj. Den bruker bare 8 liter per minutt.
  • Bruk kortere tid i dusjen. 10 minutter er nok.
  • Dusj på senteret etter trening. Da trenger du å dusje hjemme bare 4 ganger per uke.

Regn med samme strømpris for 2023 som for 2022.

Hvor mange kroner kan Ludvig spare i 2023 hvis han følger alle rådene fra Ines?

Fasit

Excel-regneark med formler: =B2*B3, =B7*B4, =B8*B5, =B9*B6

91,2591{,}25 timer i dusjen per år

Sparing 3725kr\approx 3725 \, \mathrm{kr}

Løsningsforslag

Regnearket for 2022 fylles inn slik:

CelleTekstFormel / verdi
B7Vannmengde per dusj (liter)=B2*B3
B8Strømforbruk per dusj (kWh)=B7*B4
B9Strømforbruk per år (kWh)=B8*B5
B10Strømutgifter per år (kroner)=B9*B6

Med verdiene fra regnearket får vi:

  • B7 = 1615=24016 \cdot 15 = 240 liter per dusj
  • B8 = 2400,035=8,4240 \cdot 0{,}035 = 8{,}4 kWh per dusj
  • B9 = 8,4365=30668{,}4 \cdot 365 = 3066 kWh per år
  • B10 = 30661,50=45993066 \cdot 1{,}50 = 4599 kr per år

Formelen =B3*B5/60 gir:

15365÷60=91,2515 \cdot 365 \div 60 = \underline{\underline{91{,}25}}

En passende tekst i celle A11 er: «Total tid brukt på dusj per år (timer)»

Det tilsvarer at Ludvig bruker 91,2591{,}25 timer i dusjen i løpet av ett år.

Med alle rådene fra Ines:

  • Nytt dusjhode: 8 liter/minutt (var 16)
  • Kortere dusjing: 10 minutter (var 15)
  • Dusjer hjemme 4 ganger per uke: 452=2084 \cdot 52 = 208 ganger per år (var 365)

Nytt strømforbruk:

  • Vann per dusj: 810=808 \cdot 10 = 80 liter
  • Forbruk per dusj: 800,035=2,880 \cdot 0{,}035 = 2{,}8 kWh
  • Forbruk per år: 2,8208=582,42{,}8 \cdot 208 = 582{,}4 kWh
  • Kostnad per år: 582,41,50=873,60582{,}4 \cdot 1{,}50 = 873{,}60 kr

Sparing: 4599873,60=3725,40kr4599 - 873{,}60 = \underline{\underline{3725{,}40 \, \mathrm{kr}}}

Ludvig kan spare omtrent 3725 kroner i 2023 hvis han følger alle rådene.

Oppgave 2-5 : Martines studielån Martines studielån

Martine har et studielån. En dag i mai 2023 logger hun inn på Lånekassen.no og finner informasjonen nedenfor.

  • Renten på lånet ditt er 1,677 % per år
  • Du har fastrenteavtale for perioden 01.09.2020-31.08.2025.
  • Lån før betaling 15.06.2023: kr 127826
Tabell 1: Betalingsplan for resten av 2023
BetalingsdatoTerminbeløpLån etter betaling
15.06.2023kr 2 121kr 125 887
15.07.2023kr 2 121kr 123 940
15.08.2023kr 2 121kr 121 995
15.09.2023kr 2 121kr 120 048
15.10.2023kr 2 121kr 118 092
15.11.2023kr 2 121kr 116 139
15.12.2023kr 2 121kr 114 178

Siste termin før hele lånet er betalt tilbake: 15.08.2028

Martine blir nysgjerrig og gjør seg noen tanker:

Ta utgangspunkt i spørsmålene til Martine og gjør beregninger og vurderinger. Lag en oversikt som gir mest mulig informasjon om avdrag og renter for studielånet.

Fasit

Totalt betalt: 133623kr133\,623 \, \mathrm{kr}, renter totalt: 5797kr5\,797 \, \mathrm{kr}

Løsningsforslag

Blå boks – totalt betalt:

Fra 15.06.2023 til 15.08.2028 er det 63 terminbetalinger:

  • 2023: juni–desember = 7 terminer
  • 2024–2027: 4×12=484 \times 12 = 48 terminer
  • 2028: januar–august = 8 terminer
Totalt betalt=632121=133623kr\text{Totalt betalt} = 63 \cdot 2121 = 133\,623 \, \mathrm{kr} Renter totalt=133623127826=5797kr\text{Renter totalt} = 133\,623 - 127\,826 = \underline{\underline{5\,797 \, \mathrm{kr}}}

Det er altså drøyt 5 800 kr mer enn selve lånet – ikke veldig mye.

Gul boks – avdrag og renter fra betalingsplanen:

Avdraget for en termin = lån før betaling - lån etter betaling. Rentene = terminbeløp - avdrag.

DatoTerminbeløpLån etterAvdragRenter
15.062 121125 8871 939182
15.072 121123 9401 947174
15.082 121121 9951 945176
15.092 121120 0481 947174
15.102 121118 0921 956165
15.112 121116 1391 953168
15.122 121114 1781 961160

Grønn boks – beregne renter fra rentesatsen:

Månedlig rentesats: 1,677%120,13975%\dfrac{1{,}677 \, \%}{12} \approx 0{,}13975 \, \%

Renter for juni: 1278260,001398179kr127\,826 \cdot 0{,}001398 \approx 179 \, \mathrm{kr}

Fra betalingsplanen er rentene i juni 182 kr. Det er litt mer enn de 179 kr vi beregner fra rentesatsen. Avviket skyldes trolig at Lånekassen beregner renter daglig (ikke månedlig), og at antall dager i betalingsperioden varierer.

De to metodene gir omtrent samme svar, men ikke nøyaktig likt. Begge metodene viser at Martine betaler rundt 160–182 kr i renter per måned i 2023.