KERTAUSTEHTÄVIEN RATKAISUT

Transkriptio

1 KERTAUSTEHTÄVIEN RATKAISUT 1. a) Karkea virhe on seurausta mittaamisvälineen epätarkoituksenmukaisesta ja väärästä käsittelystä tai lukemavirheestä. Mittaussarjan karkeat virheet paljastuvat usein tuloksia vertailtaessa. Selvästi virheellisen mittaustuloksen voi jättää pois tulosten tarkastelussa tai mittaus voidaan uusia. b) Systemaattinen virhe voi syntyä siitä, että mittarin asteikkoa ei ole laadittu (kalibroitu) oikein, analogisen mittarin osoitinta luetaan vinosti tai mittausolosuhteiden vaihtelu (lämpötila, ilmanpaine, ilman kosteus) vaikuttaa mittaustuloksiin. Systemaattinen virhe pyrkii vääristämään tulosta aina samaan suuntaan. Systemaattinen virhe on usein vaikea havaita. Virhe voi paljastua, kun mittaus toistetaan toisenlaisella mittausjärjestelyllä. c) Satunnaista virhettä on jokaisessa mittauksessa ja sen olemassaolo voidaan todeta toistamalla sama mittaus useaan kertaan. Satunnaista virhettä voidaan pienentää suorittamalla mittaus tietokoneen avulla; esimerkkinä sähköinen ajanotto juoksukilpailuissa. 2. a) Mittaustuloksessa 1,300 kg on 4 merkitsevää numeroa. Mittaustuloksessa 0,0020 cm 3 on 2 merkitsevää numeroa. b) Esimerkiksi mittaustuloksessa 1,23 s on 3 merkitsevää numeroa. c) Laudan todellinen pituus on välillä 3,295 m-- 3,304 m. 3. a) 44 mm 2 = 44 (0,001 m) 2 = 44 (10 /3 m) 2 = /6 m 2. b) s = 31, s tai 3, s. c) 23,5 GHz = 23, Hz tai 2, Hz. d) 0, s = /6 s = 0,34 µs. Kertaustehtävät

2 4. a) Lasketaan tiheyksien keskiarvot ja arvojen poikkeamat. ρ (g/cm 3 ) ρ (g/cm 3 ) 5,13 0,085 4,98 0,065 5,06 0,015 5,01 0,035 keskiarvo 5,045 0,050 Aineen tiheys on 5,05 g/cm 3 ± 0,05 g/cm 3. b) Aineiden tiheydet pienimmästä alkaen: C, A, D, B ja E Graniitin tiheys on ρ = m 1800 kg 2700 kg/m. 3 V = 0,66 m 6. Oikea vaihtoehto on a. m Tiheyden yhtälöstä ρ = massaksi saadaan V m = ρv = ρ Ah = ρ π r 2 h = 760 kg/m 3 π (0,21 m) 2 5,5 m 580 kg. m 7. Tiheyden yhtälöstä ρ = tilavuus on V m 6,2kg 3 V = = 0,44 m. ρ 3 14 kg/m 8. Muunnetaan vauhdin 80 km/h yksiköksi m/s: km/h = m/s 20 m/s, joten sekunnissa pyörä etenee 20 m. 3,6 Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

3 9. a) Vauhti on oikea termi kuvaamaan liikettä silloin, kun liikkeen suuntaan ei kiinnitetä huomiota ja vain kuljetun matkan pituudella on merkitystä. Nopeutta käytettäessä on aina tiedettävä kappaleen liikkeen suunta. b) Keskivauhti on s 4,719 km 4719 m v = = = = 71,9458 m/s 259,0 km/h. t 1 min 5,591 s 65,591 s 10. a) Signaali saapuu Maahan s 420 km t = = 0,0014 s = 1,4 ms kuluttua. v km/s b) ISS etenee 15 minuutissa eli 900 sekunnissa matkan s = vt = 7,7 km/s 900 s 6900 km km:n matkaan kuluva aika on s 25 km 1 t1 = = = 0,625 h. v 40 km/s 1 30 km:n matkaan kuluva aika on s 30 km 2 t2 = = = 0,375 h. v 80 km/s 2 Matkaan kulunut kokonaisaika on t = 1 t + 2 t = 0,625 h + 0,375 h = 1,000 h. Keskivauhti koko matkalla on s 55km v = = = 55km/h. t 1,000h 12. Tehdään yksikkömuunnos: km/h = m/s 21,667 m/s. 3,6 Kertaustehtävät

4 Pyörän vauhti ohituksen jälkeen on v = v 0 + at = 21,667 m/s + 3,7 m/s 2 3,0 s = 32,767 m/s 120 km/h. 13. Putoamiskiihtyvyys on 2 4π 1,2 m 2 4π l g = = 2 2 T (2,2 s) 2 9,8 m/s. F G mg 14. Paineen yhtälö p = voidaan kirjoittaa muotoon p A = A = A, josta massa on 2 6 / 4 2 pa 2,2 MPa 250 cm 2,2 10 Pa m m = = = kg. g 9,81 m/s 9,81 m/s 15. Aineet asettuvat tiheyksien mukaiseen järjestykseen, aineen A tiheys on suurin ja aineen C pienin. Näin ollen järjestys on C, B ja A. 16. a) Kappale on tasaisessa liikkeessä, etenee poispäin ja on lähtiessään myös pienen matkan päässä mittaajasta. Jalankulkija tarkkailee vakionopeudella liikkuvaa autoa. b) Kappale liikkuu tasaisella nopeudella kohti havaitsijaa ja pysähtyy. Ystävä tulee sinua kohti ja jää juttelemaan. c) Kappale etenee vakionopeudella. Havaitsija katsoo auton liikettä maantiellä. d) Kappale on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä. Mittauksen alkaessa kappaleella on alkunopeus. Jalankulkija tarkkailee risteykseen tulevaa autoa, jonka nopeus kasvaa. e) Kappaleella on alkunopeus. Kappaleen nopeus pienenee tasaisesti ja lopulta kappale pysähtyy. Auto jarruttaa ennen pysähtymistään liikennevaloihin. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

5 17. a) Mittaustulokset t,v-koordinaatistossa. b) Riippuvuus ei ole lineaarinen. c) Vettä oli poistunut purkista 30 sekunnin kuluttua noin 2,7 dl. 18. a) Nopeudet saadaan fysikaalisina kulmakertoimina: x 9,0m A: va = = = 3,0m/s, t 3,0s x 8,0m B: vb = = = 1,0m/s, t 8,0s x 2,0m C: vc = = 0,33m/s. t 6,0s b) A:n ja B:n välinen etäisyys on yli 4 m ajanhetkestä 2,0 s alkaen. Kertaustehtävät

6 19. a) Pahvilaatikon putoamiskiihtyvyys on v 31 m/s 2 ak = = 4,5 m/s. t 6,9 s b) Ilmakuplan nopeus on 0,06499 m/s = 6,5 cm/s. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

7 20. a) Jääpalan paikka ajan funktiona: b) Riippuvuus on lineaarinen. c) Jääpalan nopeus saadaan t,x-koordinaatistoon piirretyn suoran fysikaalisena kulmakertoimena: x 19,0m/ 13,0m 6,0m v = = = 2,1 m/s. t 8,9 s / 6,0 s 2,9 s d) Jääpalan paikka ajanhetkellä 6,0 s on 13,0 m. e) Jääpala on 19 m:n päässä lähtöpisteestään 8,9 s:n kuluttua. Kertaustehtävät

8 21. Tiheys saadaan V,m-koordinaatiston fysikaalisena kulmakertoimena. Koska mittauspisteet asettuvat peräkkäin, sovitetaan mittauspistejoukkoon suora. Aineen tiheys on 1,2 g/cm a) Mittaustulokset l,t- koordinaatistoissa. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

9 Heilurin pituuden l ja heilahdusajan T välillä ei ole lineaarista riippuvuutta. l (m) T (s) T 2 (s 2 ) 0,14 0,74 0,55 0,30 1,10 1,21 0,59 1,55 2,40 0,76 1,71 2,92 0,88 1,88 3,53 1,04 2,07 4,28 1,20 2,21 4,88 1,35 2,36 5,57 Mittaustulokset l,t 2 -koordinaatistoissa. b) Heilurin pituuden l ja heilahdusajan neliön T 2 välillä on lineaarinen riippuvuus. Kertaustehtävät

10 23. Moottoripyörän nopeus on 2,9 m/s. 24. a) Väite on väärin, ks. väite c. b) Väite on väärin, ks. väite c. c) Väite on oikein. 25. a) Vedessä uiva kala on kosketusvuorovaikutuksessa veden kanssa ja etävuorovaikutuksessa Maan kanssa. b) Maan kiertoradalla oleva satelliitti on gravitaatiovuorovaikutuksessa Maan kanssa. c) Puun oksalla istuva lintu on kosketusvuorovaikutuksessa oksan kanssa ja etävuorovaikutuksessa Maan kanssa. d) Kuun pinnalla seisova astronautti on kosketusvuorovaikutuksessa kuunpinnan kanssa ja etävuorovaikutuksessa Kuun kanssa. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

11 26. T on voima, jonka vaa an koukku kohdistaa kalaan. Sen vastavoima on voima, jonka kala kohdistaa koukkuun. Tämän voiman suunta on alas, ja se on yhtä suuri kuin T. G on Maan kalaan kohdistama paino. Sen vastavoima on voima, jonka kala kohdistaa Maahan. Tämän voiman suunta on vastakkainen G :lle eli suunta on ylös, ja se on yhtä suuri kuin G. Huomaa, että kun piirretään kalan Maahan kohdistamaa voimaa, tämä voima piirretään Maan keskipisteeseen. 27. Kuva b. Maan ja kappaleen gravitaatiovuorovaikutuksesta aiheutuu kappaleeseen kohdistuva paino alas ja vähäinen ilmanvastus, jonka suunta on myös alas. 28. Newtonin II lain mukaan autoon kohdistuvan kokonaisvoiman suuruus on 100 m/s Fv F 3,6 kok = ma = m = 1220 kg 3,8 kn. F t 8,9 s 29. a) Paikka on vakio, joten kappale on paikallaan. b) Kappaleen nopeus pienenee tasaisesti, joten kappale on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä (a < 0). c) Kappale on kiihtyvässä liikkeessä. Kiihtyvyys kasvaa tasaisesti. Kertaustehtävät

12 d) Kappaleeseen kohdistuva kokonaisvoima on positiivinen vakio, joten kappale on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä. e) Käyrän jyrkkyys kasvaa, joten vauhti kasvaa eli kappale on kiihtyvässä liikkeessä. (Jos kuvaaja on paraabeli, liike on tasaisesti kiihtyvää.) f) Kappaleeseen kohdistuva kokonaisvoima on nolla, joten Newtonin II lain mukaan kappale on paikallaan tai tasaisessa liikkeessä. 30. a) Kiihtyvyys on vakio ja sen suuruus on v 2,4 m/s 2 a = = = 1, 2 m / s. t 2,0 s b) Newtonin toisesta laista F = ma saadaan massaksi F 0,60 N m= = = 2 0,50 kg. a 1,2 m/s 31. a) Newtonin II lain mukaan matkustajaan kohdistuvan pysäyttävän voiman suuruus on 85 m/s Fv F = ma = m = 62 kg 3,6 = 914,9 N 910 N. F t 1,6 s Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

13 b) Pysäyttävän voiman ja matkustajaan kohdistuvan painon suhde on F F 914,9 N = = 1,5. 2 G mg 62 kg 9,81 m/s Pysäyttävä voima on 1,5-kertainen matkustajaan kohdistuvaan painoon verrattuna. 32. Oikein ovat a ja c. Kuvaaja a esittää paikallaan olevaa kappaletta ja kuvaaja c tasaisessa liikkeessä olevaa kappaletta. Kummassakin tapauksessa Newtonin II lain mukaan kappaleeseen kohdistuvien voimien summa eli kokonaisvoima on nolla. 33. Harhauttaja tekee vartalollaan nopean edestakaisen liikkeen, jolloin vastustaja reagoi ensimmäiseen liikkeeseen. Tällöin vastustajan liike on väärään suuntaan verrattuna harhauttajan toiseen liikkeeseen. Harhautetun pelaajan liike jatkuu väärään suuntaan hetken aikaa jatkavuuden lain mukaan. 34. Törmäyksessä auton nopeus hidastuu yhtäkkiä. Ilman turvavyötä matkustajaan ei kohdistu merkittävää voimaa, joka estäisi häntä jatkamasta tasaista suoraviivaista liikettään jatkavuuden lain mukaisesti. Tällöin matkustaja sinkoutuu eteenpäin suhteessa autoon kunnes osuu edessä olevaan turvatyynyyn, penkkiin, kojelautaan tai tuulilasiin. 35. Kun lyödään renkaan sisäreunaan, renkaan muoto muuttuu yhtäkkisesti matalammaksi ja kolikko putoaa suoraan astiaan. Aluksi kolikkoon kohdistuvat renkaan tukivoima ja paino kumoavat toisensa, jolloin kolikko pysyy levossa. Kun lyödään renkaan sisäreunaan, tukivoima katoaa yhtäkkisesti. Tällöin kolikkoon jää vaikuttamaan vain paino, joka muuttaa kolikon liikettä. Näin kolikko joutuu kiihtyvään liikkeeseen ja putoaa astiaan. Putoamisen aikana kolikkoon kohdistuu myös ilmanvastus, jonka suunta on ylös. Kertaustehtävät

14 Todetaan vielä: kolikkoon ei kohdistu renkaan liikkeen suuntaisia voimia, joten kolikon massan hitaus estää kolikon liikkeen sivusuunnassa. Massa tuntee gravitaation vaikutuksen ja siksi kolikko putoaa astiaan. Jos yritetään saada kolikko astiaan lyömällä renkaan ulkoreunaan, renkaan muoto muuttuu korkeammaksi, jolloin rengas sinkauttaa kolikon korkealle ilmaan. Tämä johtuu siitä, että renkaan kolikkoon kohdistama tukivoima on hetkellisesti suurempi kuin kolikkoon kohdistuva paino. Rengas liikkuu myös lyönnin suunnassa, joten liikkuva rengas kohdistaa kosketuksen aikana kolikkoon liikkeen suuntaisen kitkan. Näin ollen kolikon liike ei suuntaudu suoraan ylös. Kolikko tuskin osuu astiaan alas tultuaan, jos lyödään renkaan ulkoreunaan. Ilmalennon aikana kolikkoon kohdistuvat voimat ovat alas suuntautuva paino ja liikkeen suunnalle vastakkainen ilmanvastus. 36. a) 1. Lattia kohdistaa kengän pohjaan lepokitkan, kun kävelijä lähtee liikkeelle. Kitka aiheuttaa kävelijän kiihtyvyyden. 2. Polkupyörää poljettaessa tien pinta kohdistaa polkupyörän takarenkaaseen liikkeen suuntaisen lepokitkan. Lepokitka ylläpitää tai kiihdyttää polkupyörän ja pyöräilijän liikettä. b) 1. Kitka vastustaa pulkan liikettä pulkkaa vedettäessä. 2. Puu kohdistaa ruuviin kitkan, joka estää ruuvin kiertymisen seinästä. 37. a) Kun laskuvarjohyppääjä putoaa suoraan alas, häneen kohdistuu kaksi vastakkaissuuntaista voimaa, paino ja ilmanvastus. Ilmanvastus kasvaa nopeuden kasvaessa. Lopulta, kun ilmanvastus on yhtä suuri kuin paino, hyppääjään kohdistuva kokonaisvoima on nolla. Tällöin Newtonin II lain mukaan hyppääjän kiihtyvyys on nolla, eli hyppääjä on saavuttanut vakionopeuden. b) Paniikkijarrutuksessa, varsinkin kuivalla asfaltilla, auton liike hidastuu nopeasti. Matkustaja pyrkii jatkavuuden lain mukaan jatkamaan etenemisliikettään alkuperäisellä nopeudella, jolloin hän voi lyödä päänsä tuulilasiin. Matkustajan liikkeen hidastumiseen auton mukana tarvitaan Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

15 voima. Turvavyö kohdistaa matkustajaan tarvittavan voiman. c) Maan ja Kuun välillä on gravitaatiovuorovaikutus. Maan massa on paljon suurempi kuin Kuun massa. Maan ja Kuun toisiinsa kohdistamat voimat ovat yhtä suuria, mutta Kuu on niin paljon kevyempi, että Kuun nopeuden suunta muuttuu ja Kuu kiertää Maata. Maata voidaan pitää gravitaatiokeskuksena. 38. a) Veturin kiihtyvyys on v v 4,3 m/s 5,6 m/s 1/ v / 0 m a = = = / 0, t t 76 s s Newtonin II lain mukaan veturiin kohdistuvan liikesuunnalle vastakkaisen kokonaisvoiman suuruus on F = ma = kg ( 0,01711 m/s 2 ) 1,4 kn. b) G on veturiin kohdistuva paino, N on kiskojen veturin pyöriin kohdistama tukivoima ( N esittää kaikkiin pyöriin kohdistuvaa tukivoimaa), F µ on kiskojen veturin pyöriin kohdistama kitka ( F µ esittää kaikkiin pyöriin kohdistuvaa kitkaa), F i on ilmanvastus. 39. Perusvuorovaikutukset ovat gravitaatiovuorovaikutus, sähkömagneettinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus ja heikko vuorovaikutus. Esimerkki-ilmiöitä: gravitaatio pitää planeetat Kertaustehtävät

16 kiertämässä Aurinkoa, sähkömagneettinen vuorovaikutus pitää atomin koossa, vahva vuorovaikutus sitoo kvarkit toisiinsa, heikko vuorovaikutus aiheuttaa beeta-radioaktiivisuuden. 40. a) Heikoimmasta vahvimpaan: gravitaatiovuorovaikutus, heikko vuorovaikutus, sähkömagneettinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus. b) Sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen on fotoni, vahvan vuorovaikutuksen gluoni ja heikon vuorovaikutuksen välibosonit. Gravitaation välittäjähiukkasta sanotaan gravitoniksi, mutta sitä ei ole havaittu. 41. a) Vahva vuorovaikutus. b) Heikko vuorovaikutus. c) Sähkömagneettinen vuorovaikutus. d) Gravitaatiovuorovaikutus. 42. a) Sähkömagneettinen vuorovaikutus. b) Gravitaatiovuorovaikutus. c) Gravitaatiovuorovaikutus. d) Vahva vuorovaikutus. e) Sähkömagneettinen vuorovaikutus. 43. Alkuräjähdysteorian tärkeimmät havaintotodisteet ovat galaksien loittoneminen, kevyiden alkuaineiden (vety, helium, litium) määrät maailmankaikkeudessa ja kosminen taustasäteily. 44. a) Valon spektriviivojen siirtyminen pitempiä aallonpituuksia kohti silloin, kun säteilyn lähde, esimerkiksi galaksi, loittonee. b) Kosminen taustasäteily on sähkömagneettista säteilyä, joka syntyi Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

17 varhaisessa maailmankaikkeudessa silloin, kun atomit muodostuivat. c) Pimeä aine on toistaiseksi tuntematonta ainetta, joka vaikuttaa gravitaatiovuorovaikutuksella esimerkiksi tähtien ja galaksien liikkeisiin ja valon kulkuun. 45. a) Kosminen inflaatio alkoi, b) kevyiden alkuaineiden ytimet syntyivät, c) atomit muodostuivat ja kosminen taustasäteily syntyi, d) tultiin nykyhetkeen. 46. A2, B1, C a) Valovuosi on se matka, jonka valo etenee tyhjössä yhden vuoden aikana eli 9,46055 Pm = 9, m. b) Tähtitieteellinen yksikkö (AU) on Maan keskimääräinen etäisyys Auringosta, 1 AU = 149,5979 Gm = 149, m. c) Linnunrata on galaksi, jossa Aurinkokunta sijaitsee. d) Supernovaksi sanotaan Aurinkoa hieman raskaampien tähtien sisäosien romahtamista ydinreaktioiden päätyttyä tähden keskustassa ja siihen liittyvää tähden ulko-osien räjähdysmäistä leviämistä avaruuteen. 48. a) Kivestä ja jäästä koostuva Aurinkoa kiertävä taivaankappale. b) Planeettaa huomattavasti pienempi kivinen taivaankappale, joka kiertää Aurinkoa. c) Pienikokoinen asteroidi. d) Auringon läheltä sivuuttava komeetta, josta aurinkotuuli irrottaa ainesta Auringosta poispäin suuntautuvana pyrstönä. Kertaustehtävät

18 e) Tähdenlento eli meteori on ilmakehään saapuva ja siinä kitkan takia kirkkaana hehkuva hyvin pieni meteoroidi. f) Maanpintaan törmäävä meteoroidi tai komeetta tai näiden osa. 49. a) Aurinkotuuli on Auringosta tulevaa varattujen hiukkasten virtaa. b) Revontulet syntyvät aurinkotuulen hiukkasten törmätessä ilmakehän atomeihin. Törmäyksien seurauksena atomit lähettävät valoa, jonka väri riippuu siitä, minkä aineen atomista on kyse. c) Maan magneettikenttä ohjaa sähkömagneettisen vuorovaikutuksen seurauksena aurinkotuulen hiukkaset kohti Maan magneettisia napoja, joten revontulia näkyy eniten magneettisten napojen ympärillä. 50. a) Avaruussäällä tarkoitetaan Auringon aktiivisuuden vaikutusta Maan magneettikenttään ja aurinkotuulen voimakkuuden muutoksia. b) Magneettinen myrsky on Maan magneettikentässä tapahtuva voimakas muutos, joka johtuu Auringon pinnalla tapahtuvista suurista purkauksista. c) Magneettinen myrsky voi aiheuttaa häiriöitä sähköverkkoihin ja tiedonsiirtojärjestelmiin synnyttäessään niihin sähkövirtoja. Öljy- ja kaasuputkistoihin syntyneet virrat aiheuttavat korroosiovaurioita. 51. Atomi koostuu ytimestä ja sen ympärillä olevista elektroneista. Ydin koostuu nukleoneista eli protoneista ja neutroneista, joita sitoo yhteen vahvan voiman jäännösvoima eli ydinvoima. Nukleonit koostuvat kvarkeista, joita sitoo toisiinsa vahva vuorovaikutus, jonka aiheuttama vetovoima on suurempi kuin protonien välinen sähkömagneettinen hylkimisvoima. Elektronit ja ytimen sitoo toisiinsa elektronien ja ytimessä olevien protonien välinen sähkömagneettinen vuorovaikutus. Elektronien sanotaan muodostavan ytimen ympärille elektronipilven. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

19 52. a) Nukleoni on ytimessä olevien hiukkasten, protonin ja neutronin, yhteisnimitys. b) Aineen pienimmät tunnetut muodot eli kvarkit ja leptonit, joita molempia on kuutta eri lajia. c) Kvarkki on perushiukkanen, josta esimerkiksi protoni ja neutroni muodostuvat. Vahvan vuorovaikutuksen takia kvarkit eivät esiinny luonnossa toisistaan erillään. 53. a) Oikein. b) Oikein. c) Väärin. Protoni ja neutroni koostuvat u- ja d-kvarkeista. d) Väärin. Protoneita ja neutroneita sitoo toisiinsa vahva vuorovaikutus. e) Oikein. 54. a) Standardimallin mukaan kahden hiukkasen välinen vuorovaikutus tapahtuu välittäjähiukkasen avulla. Välittäjähiukkasen mukana hiukkasen välillä siirtyy mm. energiaa. b) Standardimallissa on seuraavat hiukkaset: Perushiukkaset eli kvarkit (u-, d-, c-, s-, t- ja b-kvarkki) ja leptonit (elektroni, myoni, tau, elektronin neutriino, myonin neutriino ja taun neutriino). Perushiukkasilla on vastahiukkaset eli antihiukkaset. Vuorovaikutusten välittäjähiukkaset (fotoni, gluoni, välibosonit W ja Z, gravitoni (ei havaittu)). Higgsin hiukkanen, joka liittyy hiukkasten massojen syntyyn. 55. a) Voit havaita valon silmien näkösolujen hermojen avulla. Valon aiheuttama hermoärsytys havaitaan aivoissa. Infrapunasäteily tuntuu ihon pinnalla lämmön tunteena. Kertaustehtävät

20 b) Esimerkiksi alfa-, beeta- ja gammasäteily kohdistuvat sinuun tällä hetkellä. Kaikkien ihmisten kehossa on erilaisia radioaktiivisia isotooppeja, esimerkiksi veteen liuenneina uraania ja radonia ja ravinnosta saatuna isotooppeja kalium-40 ja hiili-14. Tietyt ytimet lähettävät alfasäteilyä ja toiset beetasäteilyä, samalla syntyy sähkömagneettista gammasäteilyä. 56. a) Mittaustulokset t, N-koordinaatistossa. b) Kuvaajan mukaan atomiytimien määrä (1480) vähenee puoleen (740) noin 1,9 tunnin (1h 50 min) välein. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisaika on 1,9 h. 57. a) Sähkömagneettinen säteily on aaltoliikettä, joka koostuu sähkö- ja magneettikentässä etenevistä värähtelyistä. b) Hiukkassäteily voi olla alfa-, beeta- ja neutronisäteilyä. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016

21 c) Ionisoiva säteily on säteilyä, joka törmätessään aineeseen pystyy irrottamaan elektroneja atomien elektronikuorilta eli atomit ionisoituvat. 58. a) Gammasäteilyä syntyy avaruuden kaukaisissa räjähdyksissä. Avaruudesta tuleva gammasäteily ei pääse ilmakehän läpi. Gammasäteilyä syntyy myös atomin ytimissä radioaktiivisten hajoamisten yhteydessä. Gammasäteily on hyvin lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä. Siksi sen energia on suuri. Kaikkialla luonnossa on pieniä määriä gammasäteilyä lähettäviä aineita. Gammasäteilyä käytetään sädehoidossa. b) Röntgensäteilyä säteilevät mm. mustat aukot, neutronitähdet, valkoiset kääpiöt ja galakseissa räjähtävät tähdet. Röntgensäteilyä syntyy myös atomin elektroniverhossa. Tähän perustuu röntgenkuvauslaitteistojen toiminta. Röntgensäteilyä käytetään kuvantamisessa. 59. a) Raskaan alkuaineen ydin voi hajota siten, että se lähettää alfahiukkasen, joka koostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Alfahiukkasen rakenne on sama kuin heliumatomin ytimellä. Kun ydin lähettää α-hiukkasen, ydin muuttuu toisen alkuaineen ytimeksi. b) Beetasäteily on elektroni- tai positronisäteilyä. c) Kun radioaktiivisen alkuaineen ytimessä neutroni muuttuu protoniksi, ydin emittoi β / -hiukkasen eli elektronin ja antineutriinon. Antineutriino on varaukseton hiukkanen. Kun radioaktiivisen alkuaineen ytimessä protoni muuttuu neutroniksi, ydin emittoi β + -hiukkasen eli positronin ja neutriinon. Positronit ovat samanlaisia kuin elektronit mutta niiden varaus on positiivinen. Positronit ovat elektronien antihiukkasia. Neutriino on varaukseton hiukkanen. Kertaustehtävät

22 60. Säteilylle altistumisajan tulee olla mahdollisimman lyhyt. Kun säteilylähteitä käytetään ja säilytetään, etäisyyden ihmisiin on oltava mahdollisimman suuri. Säteilylähteen ja ihmisten väliin on asetettava riittävä säteilysuoja, esimerkiksi lyijylevyjä vaimentamaan gammasäteilyä riittävästi. Fysiikka 1 Kertaustehtävien ratkaisut tekijät ja Sanoma Pro Oy 2016