Fysiikan kysymykset - kevät 1989


YLIOPPILASTUTKINTO 22.3.1989 REAALIKOE

1. Oheiset kuvaajat esittävät kappaleen paikkaa, nopeutta ja kiihtyvyyttä ajan funktiona maan suhteen levossa olevassa koordinaatistossa.

Mitkä kuvaajista voivat liittyä alla mainittuihin tapauksiin:
a) pysäköity auto
b) liukuportailla seisova henkilö
c) asemalle saapuva juna, joka jarruttaa tasaisesti ja pysähtyy
d) pysäkiltä tasaisesti kiihdyttäen lähtevä raitiovaunu
e) laskuvarjon varassa putoava henkilö
f) vakioteholla kiihdyttävä auto?
Kuhunkin kohtaan voi liittyä kaksi tai useampi kuvaaja. Vastaukseksi riittää kuvaajan numero.

2. Paineen mittaaminen

3. a) Miksi valo taipuu hilassa?
b) Laservalo, jonka aallonpituus on 633 nm, osuu kohtisuorasti hilaan, jossa on 340 rakoa millimetrillä. Kuinka monta intensiteettimaksimia saadaan näkyviin hilan taakse asetetulle varjostimelle?

4. Lyijykuula, jonka massa on 0,32 kg, riippuu ohuen langan varassa. Systeemi poikkeutetaan tasapainoasemastaan 55° ja päästetään heilahtelemaan. Laske a) lankaa jännittävä voima kuulan sivuuttaessa tasapainoasemansa ja b) kuulan kiihtyvyys tasapainoasemassa ja ääriasemassa.

5. Elektroskoopilla (elektrometrilla) voidaan havaita sähkövarauksia.
a) Selitä laitteen toiminta.
b) Mitä tapahtuu, kun varauksettoman elektroskoopin nupin lähelle tuodaan varattu kappale?
c) Mitä tapahtuu, kun nuppia kosketetaan varatulla kappaleella?

6. Oheinen kuvio esittää erään röntgenputken lähettämän säteilyn spektriä. Tutki ja perustele a) mikä on ollut putken jännite ja b) mitä ainetta on putken anodi. Alla olevassa taulukossa on esitetty eräiden aineiden K-röntgenviivojen energiat.
aine Al Cr Fe Ni Cu Mo
EK/keV 1,49 5,41 6,40 7,47 8,04 17,4

7. Radioisotooppien käyttö

8. Vaakasuoralla lattialla olevaa laatikkoa, jonka massa on 12 kg, vedetään siihen kiinnitetystä narusta 72 N voimalla. Laatikon ja lattian välinen kitkakerroin on 0,36. a) Kuinka suuren kulman vetonaru muodostaa lattian kanssa silloin, kun laatikon kiihtyvyys on suurin mahdollinen? b) Laske lyhin aika, jossa laatikko levosta lähtien voi em. voiman vaikutuksesta siirtyä 2,5 m matkan.

9. Erään teorian mukaan aurinkokuntamme on saanut alkunsa supernovaräjähdyksestä. Oletetaan, että supernovassa oli uraani-isotooppeja 235U ja 238U yhtä runsaasti. Nykyisin suhteelliset runsaudet maan päällä ovat 0,72 % (235U) ja 99,3 % (238U). Laske tämän perusteella aurinkokunnan ikä, kun 235U-isotoopin puoliintumisaika on 7,04·108 ja 238U-isotoopin 4,47·109 a.

10. Oletetaan, että kuulantyöntäjä pystyy lisäämään työntövoimaansa 6%. Kuinka monta prosenttia kasvaa a) kuulan lähtönopeus ja b) kuulan lentoradan lakikorkeus (lähtökorkeudelta mitattuna)? c) Arvioi myös likimäärin kuulan kantomatkan (tuloksen) lisäys prosentteina. Lähtökulma oletetaan kummassakin työnnössä samaksi.

11. Laboratoriotyössä mitattiin volframilankaisen hehkulampun ja hiililankalampun läpi kulkevaa tasavirtaa jännitteen funktiona, jolloin saatiin oheisen kuvion mukaiset käyrät. a) Selitä, miksi I = I (U)-riippuvuus ei ole lineaarinen ja päättele, kumpi on volframin ja kumpi hiilen ominaiskäyrä. b) Suorita tarvittavat laskut ja piirrä vastaavat teho-resistanssi käyrät, ts R=R(P)-käyrät.

+12. Sähkömagneettinen induktio sähkötekniikan perusilmiönä.

Tehtävät 13, 14 ja 15 ovat fysiikan yleisen oppimäärän alueelta. Näihin tehtäviin eivät saa vastata oppilaat, jotka ovat opiskelleet fysiikan laajaa oppimäärää enemmän kuin kolme kurssia.

13. Kappale liukuu vakionopeudella voiman suuntaan vaakasuoralla alustalla (kuvio). Kappaleen massa on 0,9 kg ja F=3 N. Päättele muut kappaleeseen vaikuttavat voimat ja niiden suuruudet. Piirrä kuvio, josta voimat ilmenevät.

14. Selitä, mitä yhteistä ja mitä eroa on seuraavilla säteilylajeilla: radioaallot, valo ja gammasäteily.

15. Miten ympäristönsuojelussa voidaan käyttää hyväksi fysiikan tietoja.

©Ylioppilastutkintolautakunta/ Internetix 1997-99