MAOL-Pisteitysohjeet ysiikka syksy 008 Tyypillisten virheiden aiheuttaia pisteenetyksiä (6 pisteen skaalassa): - pieni laskuvirhe -/3 p - laskuvirhe, epäielekäs tulos, vähintään - - vastauksessa yksi erkitsevä nuero liikaa -0 p - karkeapi pyöristysvirhe - - laskuissa käytetty pyöristettyjä välituloksia -/3 p - kaavassa virhe, joka ei uuta yksikköä - - kaavavirhe, joka johtaa väärään yksikköä, vähintään - p - lukuarvosijoitukset puuttuvat - - yksiköt puuttuvat lukuarvosijoituksissa - - yksikkövirhe lopputuloksessa, vähintään - - täysin kaavaton esitys, yleensä -3 p "Solverin" käyttö ei hyväksyttävää Suureyhtälö on ratkaistava kysytyn suureen suhteen, lukuarvot yksikköineen sijoitetaan vasta saatuun lausekkeeseen. Graafiset esitykset - puutteet koordinaatistossa (akselit, sybolit, yksiköt, jaotus), vähennys 0,5 - p - graafinen tasoitus puuttuu - - suoran kulakertoien ääritys yksittäisistä havaintopisteistä (eivät suoralla) - - koko, tarkkuus, yleinen huoliattouus, vähennys 0,5 - MAOL ry /0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
. A 4 B 3 C D 7 E 5 6. Kappaleella A on alussa nollasta poikkeava nopeus. Nopeus pienenee ajan kuluessa kunnes kappale pysähtyy ja jää paikalleen. Esierkiksi risteykseen jarruttava auto. Kappaleella B on alussa nollasta poikkeava alkunopeus sekä nopeuden suuntainen kiihtyvyys. Kiihtyvyys pienenee ajan kuluessa kunnes kappale saavuttaa vakionopeuden. Esierkiksi aantiellä ajava auto, joka kiihdyttää nopeusrajoituksen uuttuessa. p p 3. a) G = paino μ T = kitkavoia = tukivoia μ T = g sinθ = gcosθ Voiat oikeissa paikoissa Oikeat pituudet Nieäinen b) G = paino T ja ja T μ μ : tukivoiat : kitkavoiat Voiat oikeissa paikoissa Oikeat pituudet Nieäinen 4. a) Taajuusalue f :, Hz 30000Hz äänen nopeus vedessä ν=500 s v aalto-opin peruslaki : λ = f MAOL ry /0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
500 λ s = = 50, s 500 λ s = = 0,05 30000 s V: 300...,c p b) Äänilähde lähettää ääntä ja vastaanottaa kohteesta heijastuneen äänen. Kohteen etäisyys saadaan kuluneen ajan perusteella. c) Äänilähde lähettää peräkkäisiä pulsseja. Verrataan pulssien kulkeaa atkaa käytetyn ajan perusteella. Kohteen nopeudesta saadaan tietoa yös Dopplerin iliöön perustuen. Lähestyvä ääni kuullaan korkeapana kuin loittoneva ääni. p p 5. Kioton töräys, liikeäärä säilyy p + p = p H S H+S ( ) HvH + SvS = H + S u x: HvHcosα + SvS= ( H+ S) ux 0 45 0,950kg cos 65 + 0,50kg v H Hcosα + v S S 3, 6 s 3, 6 s ux = = H + S 0,950kg + 0,50kg =, s y: HvHsinα = ( H+ S) uy 0 0,950kg sin 65 v sin α 3, 6 s 0,950kg + 0,50kg H H uy = = H + S Yhteinen nopeus = 35,793 s 3 p MAOL ry 3/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
k k u= ux + uy =... = 4,555 = 49,599 50 s h h u 35,793 y tan β= = s β= 59,466 59 3 p u x, s 6. 0, 4 tan α = 0,65 α = 3,87 Tasapainoehdot = O M = 0 x = 0: x Tx = 0 y = 0: Ty + y G G = 0 l M A = G l G+ l sin α T = 0 G + G T = sin α, kg + 5, kg 9,8 s T = = 04,84N sin 3,87 Langan jännitys 05 Ν A kuvio ja tasapainoehdot 4 p x = Tx = T cosα = 04,84N cos3,87 = 88,05N y = G+ G Ty = (, kg+5,kg) 9,8 04,84N sin 3,87 s = 5,88N 5,88N = x + y 88N tan β = β = 3,8 88,05N Seinään kohdistuva voia on : n vastavoia p MAOL ry 4/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
7. a) p b) Kirchhoffin. laki E = RI+ RI= RI+ U s u s p josta napajännite virran funktiona U = E RsI Sisäinen resistanssi on kuvaajan kulakerroin ΔU, 05V Rs = = 7,Ω ΔI 0,47A Lähdejännite saadaan suoran ja jänniteakselin leikkauspisteestä E = 9, 3V 9,V e 8. Silukkaan indusoitu virta I = R ΔΦ Induktiolaki e = jossa Φ= Bz A p Δ t MAOL ry 5/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
ΔBz A e = Δ t ΔBz 49,735μT 49,79μT Kuvaajasta = Δt 45 60s 6 0,055 0 T = 45 60s Kolio on suorakulainen A = ab 6 Ω 3 Resistanssi R = 8,6 0 ( 0 + 30 + 38) 0 = 6,6048Ω 6 3 3 ΔBz ab 0,055 0 T 0 0 30 0 e = = Δt 45 60s = 0,5537 V e 0,5537V I = = 78 A R 6, 6048Ω Laskut 3 9. a) Pienillä ytiillä ( ) 4 ytiiin ( ) H, H sidososuus on pieni verrattuna keskiraskaisiin He. Kun pienet ytiet yhtyvät keskiraskaiksi, sidokset vahvistuvat ja energiaa vapautuu. Jotta fuusioituvat ytiet pääsisivät niin lähelle toisiaan, että ydinvoiat alkavat vaikuttaa, vaaditaan korkea läpötila. 3 b) Massavaje ( H) ( H) ( He) Δ = + n =,040u+ 3,06049u 4,0060u,008665u = 0,08883u MeV vastaava energia E= 0,08883u 93,5 u = 7,56MeV V: 7,6 MeV c) Liikeäärän säilyislain ukaan vn+ vhe = 0, v = v v n He n n He He v n n He = He Liike-energia v n n+ HevHe = 7,589 MeV v n n v n n+ He = 7,598 MeV He V: neutronille 4,05 MeV heliuille 3,55 MeV MAOL ry 6/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
n n n n 7,598 MeV Ek + Ek = 7,598 MeV: Ek = He n + E E n k He k 7,598 MeV = = 4,05 MeV, 0087 + 4, 006 = 7,598 MeV-4,05MeV = 3,55MeV He 0. a) kaasun tekeä työ on isoterin rajoittaa pinta-ala T:b c kaasu laajenee kaasu tekee työtä T:d a kaasu puristetaan kaasuun tehdään työtä Koska Wb c > Wd a, kaasusysteei tekee työtä p b) Kaasun sisäenergia suuriillaan välillä b c p c) a b kaasun tilavuus pysyy vakiona, kaasun paine ja läpötila kasvavat kaasuun tuodaan läpöä b c systeein sisäenergian uutos Δ U = 0, joten kaasun tekeän työn verran läpöä virtaa kaasuun c d kaasun tilavuus pysyy vakiona, kaasun paine pienenee ja läpötila pienenee kaasu luovuttaa läpöä d a isoterillä Δ U = 0, joten kaasuun tehdyn työn verran läpöä siirtyy kaasusta pois p 3 p b) Kuvausyhtälö + = a b f b= a = a 5c Valekuva ( 5c - ) MAOL ry 7/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
+ = a a 5 f a 5 = a a f ( 5) a a af f a a = 5 = 5 95a+ 875 = 0 95 95 4 875 a = 0,3 ± a = 84 ei käy V: kasvot ovat 0,3 c peilistä 3 p. a) Hitausoentti kuvaa kappaleen pyöriishitautta vastaavalla tavalla kuin assa kappaleen eteneishitautta. Hitausoentin suuruus riippuu assasta sekä siitä, iten assa on jakautunut pyöriisakselin suhteen. 3 p b) Punnus on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä Punnuksen loppunopeus ja rattaan suurin kulanopeus v h vk = v= vk = t= 4,5s t v h ω= = ϕ =,75 π r tr ϕ = 5,0 π h = 0, 47 r = 0,07 = 0,0444 kg Energiaperiaate gh = v + Jω + M μ ϕ Kitkaoentin tekeä työ pyöriisen hidastuessa tasaisesti Jω Mμϕ = Jω Mμ = 4 p ϕ sijoitukset MAOL ry 8/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
Jω gh = v + Jω + ϕ gh v J = ω ω + ϕ ϕ h gh 4 t gt h h h h ϕ ϕ + ϕ ϕ ( ) J = = 4 + 4 rt rt r ϕ ( 0,07 ) 9,8 4,5 s 0, 47 J = 0,0444 kg s 0,0044 kg 0,47,75 π + 5 π 0,0044 kg p + 3. PRIMÄÄRIENERGIAN TUOTTOPROSESSEJA Palainen: - sidoksiin liittyvää keiallista energiaa vapautuu - vapautuva energia Q= H, jossa H = polttoaineen läpöarvo - läpövoialaitokset: polttoaineesta vapautuvan energian avulla höyrystetään suljetussa kierrossa olevaa vettä läpöenergia uuttuu turbiinin ekaaniseksi energiaksi Veden kiertokulku luonnossa: - veden haihtuinen, sade - vesivoialaitokset: veden potentiaalienergia uuttuu veden liike-energiaksi ja turbiinin ekaaniseksi energiaksi issio - raskas ydin halkeaa kahdeksi keskiraskaaksi ytieksi, jolloin osa ytien sidosenergiasta vapautuu - ydinvoialaitokset: vapautuva energia käytetään veden höyrystäiseen ja turbiinin ekaaniseksi energiaksi SÄHKÖENERGIAN TUOTON YSIKAALINEN PERUSTA Sähköagneettinen induktio - uuttuva agneettivuo indusoi kääiin jännitteen dφ e= N ja suljettuun virtapiiriin syntyy sähkövirta dt - generaattori - uuntaja LÄMPÖENERGIAN MUUTTAMINEN MEKAANISEKSI ENERGIAKSI Veden höyrynpaineen riippuvuus läpötilasta - läpöenergia uutetaan veden höyryn kautta turbiinin liikeenergiaksi - läpötilan nostainen lisää painetta MAOL ry 9/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008
- hyötysuhde, läpötilaeron kasvattainen nostaa hyötysuhdetta SÄHKÖENERGIAN VARASTOINTI Elektrolyysi - akun lataainen elektrolyyttisesti: akkua ladattaessa sähköenergia uuttuu keialliseksi energiaksi - veden hajottainen, energian varastoiinen vetynä - polttokennot UUSIA ENERGIALÄHTEITÄ Valon aikaansaaa varauksenkuljettajien lisääntyinen puolijohteissa - valokennot, aurinkopaneelit - fysikaalisena perustana valosähköiliö 3 p / kohta ax 9 p MAOL ry 0/0 ysiikan pisteitysohjeet syksy 008