Keski-Suomen fysiikkakilpailu

Samankaltaiset tiedostot
Luvun 8 laskuesimerkit

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg

L a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5

Differentiaalilaskennan tehtäviä

FY6 - Soveltavat tehtävät

DEE Sähkötekniikan perusteet

= 6, Nm 2 /kg kg 71kg (1, m) N. = 6, Nm 2 /kg 2 7, kg 71kg (3, m) N

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

Liikemäärän säilyminen Vuorovesivoimat Jousivoima

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Van der Polin yhtälö

KERTAUS KERTAUSTEHTÄVIÄ K1. P( 1) = 3 ( 1) + 2 ( 1) ( 1) 3 = = 4

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

Elektroniikan kaavoja 1 Elektroniikan Perusteet I1 I2 VAIHTOVIRROILLA. Z = R + j * X Z = R*R + X*X

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Kuva 1: Funktion f tasa-arvokäyriä. Ratkaisu. Suurin kasvunopeus on gradientin suuntaan. 6x 0,2

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe , malliratkaisut ja arvostelu.

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset.

Muunnokset ja mittayksiköt

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist


Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

järjestelmät Luento 8

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

CRT NÄYTÖN VAAKAPOIKKEUTUS- ASTEEN PERIAATE

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Laskun vaiheet ja matemaattiset mallit

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Differentiaali- ja integraalilaskenta

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Van der Polin yhtälö. virtap6.nb 1

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

v = Δs 12,5 km 5,0 km Δt 1,0 h 0,2 h 0,8 h = 9,375 km h 9 km h kaava 1p, matkanmuutos 1p, ajanmuutos 1p, sijoitus 1p, vastaus ja tarkkuus 1p

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2017

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

c) 22a 21b x + a 2 3a x 1 = a,

( ) ( ) on nimeltään molekyylisironnan mikroskooppinen vaikutusala). Sijoittamalla numeroarvot saadaan vapaaksi matkaksi

TN T 3 / / SÄH Ä KÖAS A IOI O TA T Vi taniemen koulu

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Massa ja paino. Jaana Ohtonen Språkskolan Kielikoulu. torsdag 9 januari 14

AMMATTIKORKEAKOULUJEN TEKNIIKAN VALINTAKOE

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2016

2 Funktion derivaatta

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

MAA2.3 Koontitehtävät 2/2, ratkaisut

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

Kertaus. Integraalifunktio ja integrointi. 2( x 1) 1 2x. 3( x 1) 1 (3x 1) KERTAUSTEHTÄVIÄ. K1. a)

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Juuri 2 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Luku 8. Mekaanisen energian säilyminen. Konservatiiviset ja eikonservatiiviset. Potentiaalienergia Voima ja potentiaalienergia.

Koordinaatistot 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaaliluvut

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Ydinfysiikkaa. Tapio Hansson

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku a) Merkintä f (5) tarkoittaa lukua, jonka funktio tuottaa, kun siihen syötetään luku 5.

Luvun 10 laskuesimerkit

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Kenguru Ecolier, ratkaisut (1 / 5) luokka

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Kvanttifysiikan perusteet 2017

MAA4 - HARJOITUKSIA. 1. Esitä lauseke 3 x + 2x 4 ilman itseisarvomerkkejä. 3. Ratkaise yhtälö 2 x x = 2 (yksi ratkaisu, eräs neg. kokon.

Nimi: Muiden ryhmäläisten nimet:

Laskun vaiheet ja matemaattiset mallit

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai :00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

KÄYTTÖOPAS DIGIOHM 40

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis

Kosmos = maailmankaikkeus

Lisätehtäviä. Rationaalifunktio. x 2. a b ab. 6u x x x. kx x

2 Osittaisderivaattojen sovelluksia

Voima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori!

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Transkriptio:

Keski-Suomen fysiikkakilpailu 28.1.2016 Kilpailussa on kolme kirjallista tehtävää ja yksi kokeellinen tehtävä. Kokeellisen tehtävän ohjeistus on laatikossa mittausvälineiden kanssa. Jokainen tehtävä tulee tehdä eri paperille. Muista nimi jokaiseen paperiin. Maksimipistemäärä on 40 pistettä. Laskin on kilpailussa sallittu, mutta taulukkokirja ei. Vastausaika 2 h 1

1. Kappaleen liikemäärän muutos, p, yksiulotteisessa törmäyksessä on p = t 0 F (t)dt, missä F (t) on kappaleeseen kohdistuva voima hetkellä t ja t on törmäyksen kesto. Tarkastellaan tässä pallon, jonka massa on 60 g, törmäystä tukevan seinän kanssa. Pallon vauhti ennen törmäystä on 8,0 m/s ja pallo osuu seinään kohtisuorasti seinän pintaa vasten. Törmäys on täysin kimmoinen. (a) Kerro lyhyesti mitä törmäyksessä tapahtuu energialle ja mitä vaaditaan että törmäys olisi täysin kimmoinen. (3p) (b) Kuva 1 esittää seinän palloon kohdistamaa voimaa ajan funktiona. Arvioi suurin hetkittäinen seinän palloon kohdistama voima F 0. (4p) (c) Teho, jolla voima tekee työtä palloon ei varmaankaan ole vakio ajassa. Jos teho ei ole vakio, niin millä hetkellä teho on suurin? Lisätietoa: kuvan käyrä on puolikas jakso sinikäyrää. Vihjeitä: mieti työn määritelmää ja muista, että teho on työn derivaatta ajan suhteen. (3p) 1 0.9 0.8 Voima (force) [F/F 0 ] 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 Aika (time) [ms] Kuva 1: Palloon kohdistuva voima ajan funktiona 2

2. Saunassa. (a) Kuiva ilma sisältää enimmäkseen typpi- ja happimolekyylejä. Kuitenkin lähes aina ilma on vaihtelevan kosteaa, sisältäen myös vesimolekyylejä. Selitä kosteaan ilmaan liittyen ytimekkäästi mikä ero on vesihöyryllä ja sumulla. Piirrä myös tätä eroa havainnollistava kuva. (2p) (b) Alla oleva kuva 2 esittää kyllästyskosteutta, joka kertoo kuinka monta kilogrammaa vesihöyryä voi enimmillään olla kuutiossa normaalipaineista ilmaa tietyssä lämpötilassa ilman että syntyy sumua. Laske kyllästyskosteuden käyrää käyttäen oma arviosi siitä, kuinka monta kertaa tulisi heittää parin desilitran kauhalla löylyä 70-asteisessa, tyypillisessä suomalaisessa saunassa, jotta sumua syntyisi? (Voit olettaa, että kosteus ei karkaa alkujaan kuivasta saunasta ja että lämpötila saunassa on tasainen.) (3p) (c) Menet 70-asteiseen saunaan ja heität pari kauhallista löylyä. Välittömästi heiton jälkeen huomaat alkujaan kuivalla ihollasi hikeä ja tunnet lisääntynyttä kuumuutta. Pohdi napakasti sitä miksi alat hikoilemaan ja mistä löylyn tuoma kuumuuden tunne syntyykään. (3p) (d) Laske oma arviosi siitä, kuinka paljon tyypillisessä suomalaisessa, alkujaan kuivassa saunassa pitäisi heittää löylyä, jotta alkaisit hikoilemaan välittömästi? Riippuuko tarvittavan löylyn määrä saunan lämpötilasta? (2p) Kuva 2: Veden kyllästyskosteus 3

3. Aurinko tuottaa säteilyenergiansa fuusioimalla neljä 1 H-ydintä yhdeksi 4 He- ytimeksi niin kutsutun protoni-protoni -reaktioketjun kautta. Protoni-protoni -ketju muodostuu kolmesta eri vaiheesta 1 H + 1 H 2 H + e + + ν e ; Q 1 = 1,442 MeV (1) 2 H + 1 H 3 He + γ ; Q 2 = 5,493 MeV (2) 3 He + 3 He 4 He + 2 1 H ; Q 3 =? (3) (a) Laske reaktiossa 3 vapautuva energia eli reaktion Q-arvo. Anna vastauksesi yksikössä MeV. (2 p) (b) Paljonko energiaa vapautuu yhteensä yhtä tuotettua 4 He-ydintä kohti? (3 p) (c) Kuinka monta neutriinoa (ν e ) syntyy yhtä tuotettua 4 He-ydintä kohti? (1 p) (d) Auringon säteilyteho on 3,83 10 26 W. Arvioi, kuinka monta neutriinoa menee peukalonkyntesi lävitse joka sekunti. Oleta, että kaikki neutriinot ovat syntyneet ylläesitetystä protoni-protoni -ketjusta. (4 p) Tehtävään liittyviä arvoja ja vakioita: m( 1 H) = 1,007825 u, m( 2 H) = 2,014102 u, m( 3 He) = 3,016029 u, m( 4 He) = 4,002603 u, u = 1,6605 10 27 kg, e = 1,602 10 19 C, c = 2,9979 10 8 m/s, ja etäisyys aurinkoon R = 1,5 10 8 km. 4

Laatikkotehtävä Laatikossa on seuraavat välineet. Tarkista ensimmäiseksi, että sinulla on ne kaikki. 1) Yleismittari 2) 2 banaaniliittimellistä johtoa 3) 9 voltin neppariparisto jossa johdot kiinnitettynä: punainen johto +, musta johto -. 4) Sininen kondensaattori, jonka kapasitanssi C = 10 mf. Tämän kondensaattorin positiivinen napa on liittimessä, jonka kiinnitysruuvissa on numero 1. Kondensaattorin negatiivinen napa on liittimessä, jonka kiinnitysruuvissa on numero 5. 5) Valkoinen kondensaattori, jonka kapasitanssi on tuntematon. Valkoiseen kondensaattoriin on kiinnitetty johdot: punainen kondensaattorin positiiviseen napaan ja musta negatiiviseen. Tehtäväsi on määrittää tuntemattoman kondensaattorin kapasitanssi. Vastauksessa on oleellista kertoa, kuinka teit mittauksen ja kuinka mittauksen perusteella sait kapasitanssin selville. Väärästäkin tuloksesta voi saada lähes täydet pisteet, jos mittauksen periaate on oikea ja selkeästi kuvattu. Lisävihje: Kuva vastaa usein tuhatta sanaa ja asioiden laskemiseen tarvitaan yleensä lausekkeita. Huomaa: Molemmat kondensaattorit ovat elkoja (elektrolyyttikondensaattoreita), joten JÄNNITTEEN NAPAISUUDELLA ON VÄLIÄ. ÄLÄ KYTKE PARISTON PLUS-NAPAA KONDENSAATTORIN MIINUS- NAPAAN.