August 2012 Engineering Science Memo

August 2012 Engineering Science

Question 1

1.1       Theory: The effects of a force on a physical body.
Answer: Any 2
a force can:

1. bring a moving body to a standstill
2. cause a moving body to slow down ( decelerate )
3. cause a moving body to speed up  ( accelerate )
4. get a stationary body into motion

1.2       Motion  We are given that deceleration takes place. u = 80 km/h and v = 60 km/h We have to convert the speeds into m/s by dividing by 3.6.

therefore u = 80 km/h =     m/s and v = 60 km/h =       m/s

1.2.1     a = (v - u) /t  = - 6,001 m/s^2

1.2.2    t = 0,926 s

1.3

1.3.1    a = 0,667 m/s^2

1.3.2    s = 900 m [total distance in 60 s]

1.4

1.4.1   T2 = 466,667 m/s^2

1.4.2   v = 6,346 m/s

1.4.3   P = 5,923 kW

Question 2

2.1 Theory : Definition of the equilibrant of a system of forces

2.2 Beam

2.2.1      L = 512,5 N

              R = 197,5 N

2.2.2      Shear force diagram (to be scanned in)

Question 3

3.1 Theory: Definition of the RESULTANT

3.2

3.2.1       R = 55 N and L = 45 N

3.2.2      AE = 51,962 N (analytical method)    [to be scanned in]

              AE = 52 N graphical method [to be scanned in]

Question 4

4.1       W perp = Wcos 20 deg = 552,539 N

4.2       W para = Wsin 20 deg =  201,108 N

4.3       Friction force = 201,108 N

4.4       Coefficient of friction = 0,364

4.5       Force up = 201,108 N

Question 5

5.1       Theory :Definition of Heat Value of a fuel

5.2       t2 = 88,689 deg C

5.3       change in length = 10,71 mm

5.4

5.4.1     h wet   =             J

5.4.2     h g      =              J

5.4.3     h =                      J

5.4.4     hss     =               J   

Question 6

6.1 Definition of Density: The density of a body or substance is the ration of its mass to its volume 

6.2

6.2.1   volume per delivery stroke  = area x stroke length

                                                    = pi/4 x (0,16)^2 x 0,09

                                                    = 0,00181 m^3

6.2.2 mass pumped/delivery stroke = density x volume

                                                     = 1000 x 0,00181

                                                     = 1,81 kg

6.2.3   work done/delivery stroke  = density x g x H x vol

                                                     = 1000 x 9,8 x 15 x 0,00181

                                                      266,07 J

6.3

6.3.1                                        W/F = D^2/d^2

                                                    W = 50 x 0,12^2/ 0,03^2

                                                         = 800 N

                                                          = 81,633 kg

6.3.2                                         P = F/a

                                                     = 50 x 4/pi x 0,03^2

                                                     = 70,736 kPa

Question 7

7.1   Definition: The heat generated in a circuit is directly proportional to the square of the current that flows, the resistance and the time the current flows.

7.2 any two: temperature; length; cross sectional area; type of metal

7.3
7.3.1 To calculate the total resistance
                              1 / R par = 1 / 30 + 1 / 45
                                       = 45 + 30/1350
                                       = 75/ 1350
                                  R par = 1350 / 75
                                      = 18 ohm

the total resistance of the circuit is therefore 18 + 12 = 30 ohm

7.3.2 Ammeter reading    I tot  = E / R total
                                                  = 9 / 30
                                                  = 0,3 A

7.3.3  Voltmeter reading       V 12v  = I R
                                                       = 0,3 x 12
                                                       = 3,6 V

7.4
7.4.1         Secondary voltage   Vs / V p = Ns / Np
                                                       V s  = 42 / 420 x 240
                                                              = 24 V

7.4.2         Primary current        I p / I s  = V s / V p
                                                       I p = 24 / 240 x 2
                                                             = 0,2 A

Question 8

8.1   Humid/damp conditions

                   salty air (at coast)

8.2    proton: positive

           neutron : neutral

          electron : negative

8.3  A molecule of a substance or element is a chemical combination of 2 or more atoms of of that substance or element.

8.4      copper; iron; gold; aluminium