Fysiikan kysymykset - syksy 1986


YLIOPPILASTUTKINTO 15. 9. 1986 REAALIKOE

1. Newtonin lait

2. Auton moottori sammuu nopeuden ollessa 75 km/h. Auto kykenee juuri ja juuri rullaamaan 160 m päässä olevalle huoltoasemalle, joka on 12 m rullauksen alkukohtaa ylempänä. Laske autoon vaikuttava keskimääräinen liikevastusvoima. Auton kokonaismassa on 1250 kg.

3. Valon polarisaatio

4. Homogeeninen sauva pääsee pyörimään pystytasossa vapaasti toisen pään kautta kulkevan kiinteän akselin ympäri. Sauva poikkeutetaan 90° tasapainoasemastaan ja päästetään irti ilman alkunopeutta. Laske sauvan vapaan pään nopeus, kun sauva sivuuttaa tasapainoasemansa. Sauvan pituus on 0,52 m. Sauvan hitausmomentti pään 1 kautta kulkevan, sauvaa vastaan kohtisuoran akselin suhteen on J = ml2.

5. Vastaa perustellen, mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa ja mitkä eivät. a) Varatussa johdekappaleessa varaus on jakautunut kappaleen pinnalle. b) Eristeaine, jonka molekyylit ovat pysyviä dipoleja, pienentää tietyn varaussysteemin aiheuttamaa sähkökentän voimakkuutta. c) Levossa oleva varauksellinen hiukkanen lähtee kiihtyvään liikkeeseen kenttäviivojen suuntaan, kun hiukkasen kohdalle synnytetään magneettikenttä. d) Magneettisesti pehmeät ferromagneettiset aineet eivät sovellu kestomagneeteiksi.

6. a) Mitä on jarrutussäteily ja miten sitä synnytetään? b) Röntgenputkesta tulevan säteilyn taajuus vaihtelee alueella 0...9,5 1018 Hz. Laske putken jännite.

7. Maasälpänäyte sisältää 1,76 µg 40K-isotooppia, joka hajoaa ß- ja -emissiolla. Näytteen gamma-aktiivisuus on 50 Bq, ja sen osuus on 11 % kokonaisaktiivisuudesta. Laske 40K-isotoopin puoliintumisaika.

8. Kappaleet A ja B liikkuvat kitkattomasti samaa suoraa pitkin (esim. ilmatyynyradalla). Oheisessa kuviossa on yhtenäisellä viivalla esitetty kappaleen A paikka ja katkoviivalla kappaleen B paikka ajan funktiona. Määritä kappaleen B massa, kun A:n massa on 0,18 kg.

9. Levykondensaattori purkautuu vähitellen eristemateriaalin läpi kulkevan vuotovirran vuoksi. Kun kondensaattorin jännite on 180 V, purkautumisnopeus on 40 mV/s. Kondensaattorin kapasitanssi on 0,60 nF, levyjen pinta-ala 16 cm ja välimatka 3,5 mm. Laske eristemaalin resistiivisyys (ominaisresistanssi).

10. a) Kun aineen rakennetta tutkitaan termisillä neutroneilla, sovelletaan usein Braggin lakia. Miksi näin voidaan tehdä?
b) Neutronit, joiden energia on 0,020 eV, suunnataan kiteeseen, jonka atomitasojen väli on 0,33 nm. Kuinka paljon kiteestä sironneiden neutronien suunta poikkeaa neutronien tulosuunnasta ensimmäisen kertaluvun heijastuksessa?

11. Pystysuoraan jouseen ripustetaan punnus. Punnus saatetaan värähdysliikkeeseen ja liikkeen jaksonaika mitataan. Alla olevassa taulukossa on esitetty eri kuormituksilla saadut tulokset.

    
m/g     100     200     300    400    500    600 
T/s    0,43    0,58    0,69   0,82   0,90   0,97

Laadi tuloksista graafinen esitys siten, että kuvaajaksi tulee suora, ja määritä sen avulla jousen jousivakio.

+12. Gravitaatio

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. Miten kitkaa ja väliaineen vastusta voidaan pienentää?

14. Maatilan orgaaniset jätteet käsitellään biokaasureaktorissa, joka tuottaa 3 keskimäärin 35 m3 biokaasua vuorokaudessa. Kaasun energiapitoisuus on 21 MJ/kg ja tiheys l,l kg/m3 . Kuinka suuri keskimääräinen teho kaasusta saadaan?

15. Radioaktiivinen hajoaminen

11. Pystysuoraan jouseen ripustetaan punnus. Punnus saatetaan värähdysliikkeeseen ja liikkeen jaksonaika mitataan. Alla olevassa taulukossa on esitetty eri kuormituksilla saadut tulokset. m/g 100 200 300 400 500 600 T/s 0,43 0,58 0,69 0,82 0,90 0,97 Laadi tuloksista graafinen esitys siten, että kuvaajaksi tulee suora, ja määritä sen avulla jousen jousivakio.

+12. Gravitaatio

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. Miten kitkaa ja väliaineen vastusta voidaan pienentää?

14. Maatilan orgaaniset jätteet käsitellään biokaasureaktorissa, joka tuottaa 3 keskimäärin 35 m biokaasua vuorokaudessa. Kaasun energiapitoisuus on 21 MJ/kg ja tiheys l,l kg/m . Kuinka suuri keskimääräinen teho kaasusta saadaan?

15. Radioaktiivinen hajoaminen

©Ylioppilastutkintolautakunta/ Internetix 1997-99