PERUSSARJA. a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni.

Samankaltaiset tiedostot
LUKION FYSIIKKAKILPAILU PERUSSARJA

a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni.

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

AUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t,

AVOIMEN SARJAN VASTAUKSET JA PISTEITYS

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

Mitataan yleismittarilla langan resistanssi, metrimitalla pituus, mikrometrillä langan halkaisija. 1p

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

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

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Harjoitellaan voimakuvion piirtämistä

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

Fysiikka 1. Dynamiikka. Voima tunnus = Liike ja sen muutosten selittäminen Physics. [F] = 1N (newton)

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä

eli HUOM! - VALEASIAT OVAT AINA NEGATIIVISIA ; a, b, f, r < 0 - KOVERALLE PEILILLE AINA f > 0 - KUPERALLE PEILILLE AINA f < 0

NEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI MEKANIIKAN II PERUSLAKI MEKANIIKAN III PERUSLAKI

HARJOITUS 4 1. (E 5.29):

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Luvun 5 laskuesimerkit

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Kertauskysymyksiä. KPL1 Suureita ja mittauksia. KPL2 Vuorovaikutus ja voima. Avain Fysiikka KPL 1-4

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

TEHTÄVIEN RATKAISUT N = 1,40 N -- 0,84 N = 0,56 N. F 1 = p 1 A = ρgh 1 A. F 2 = p 2 A = ρgh 2 A

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen

FY6 - Soveltavat tehtävät

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Massakeskipiste Kosketusvoimat

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

TERMODYNAMIIKAN KURSSIN FYS 2 KURS- SIKOKEEN RATKAISUT

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

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

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet (mat/fys/kem suunt.), luento 1 Kari Sormunen

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Luvun 5 laskuesimerkit

VUOROVAIKUTUS JA VOIMA

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2009, insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Piirrä kirjaan vaikuttavat voimat oikeissa suhteissa toisiinsa nähden. Kaikki kappaleet ovat paikallaan

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

5-2. a) Valitaan suunta alas positiiviseksi. 55 N / 6,5 N 8,7 m/s = =

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

On määritettävä puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin. Sekuntikello, metrimitta ja puupalikka (tai jääkiekko).

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

Luku 7 Työ ja energia. Muuttuvan voiman tekemä työ Liike-energia

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

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

Muunnokset ja mittayksiköt

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?

Fysiikan lisäkurssin tehtävät (kurssiin I liittyvät, syksy 2013, Kaukonen)

1 Tieteellinen esitystapa, yksiköt ja dimensiot

Vedetään kiekkoa erisuuruisilla voimilla! havaitaan kiekon saaman kiihtyvyyden olevan suoraan verrannollinen käytetyn voiman suuruuteen

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

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

E 3.15: Maan pinnalla levossa olevassa avaruusaluksessa pallo vierii pois pöydän vaakasuoralta pinnalta ja osuu lattiaan D:n etäisyydellä pöydän

Aineopintojen laboratoriotyöt 1. Veden ominaislämpökapasiteetti

DEE Sähkötekniikan perusteet

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

LUKION FYSIIKKAKILPAILU PERUSSARJA

PERUSSARJA. 1. Taulukossa on esitetty Usain Boltin Berliinin MM-kisoissa 2009 juokseman 100 metrin maailmanennätysjuoksun

TAMK, VALINTAKOE (12) 6 (6 p.) 7 (6 p.) - Kokeessa saa olla mukana laskin ja normaalit kirjoitusvälineet.

Diplomi-insino o rien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2015 Insino o rivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Oikeasta vastauksesta (1p): Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Kpl 2: Vuorovaikutus ja voima

Jakso 3: Dynamiikan perusteet Näiden tehtävien viimeinen palautus- tai näyttöpäivä on keskiviikko

Luvun 12 laskuesimerkit

Suhteellinen nopeus. Matkustaja P kävelee nopeudella 1.0 m/s pitkin 3.0 m/s nopeudella etenevän junan B käytävää

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

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

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

PERUSSARJA LUKION FYSIIKKAKILPAILU

KALTEVA TASO. 1. Työn tavoitteet. 2. Teoria

Geometrinen optiikka. Tasopeili. P = esinepiste P = kuvapiste

B sivu 1(6) AMMATTIKORKEAKOULUJEN TEKNIIKAN JA LIIKENTEEN VALINTAKOE

AMMATTIKORKEAKOULUJEN TEKNIIKAN VALINTAKOE

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

Luku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

MEKANIIKAN TEHTÄVIÄ. Nostotyön suuruus ei riipu a) nopeudesta, jolla kappale nostetaan b) nostokorkeudesta c) nostettavan kappaleen massasta

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

FYSI1040 Fysiikan perusteet III / Harjoitus 1 1 / 6

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Kvanttifysiikan perusteet 2017

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

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

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Harjoitustyö Hidastuva liike Biljardisimulaatio

Liikkeet. Haarto & Karhunen.

766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin.

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

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Transkriptio:

PERUSSARJA Vastaa huolellisesti ja siististi! Kirjoita tekstaten koepaperiin oma nimesi, kotiosoitteesi, sähköpostiosoite, opettajasi nimi sekä koulusi nimi. Kilpailuaikaa on 100 minuuttia. Sekä tehtävä- että koepaperit palautetaan kilpailun loputtua. 1. Reaktioaika voidaan määrittää pudottamalla kämmenen yläpuolella pystyssä oleva viivoitin avonaisen kämmenen ohi. Kun viivoitin päästetään putoamaan, koehenkilö yrittää ottaa sen kiinni mahdollisimman pian. a) Esitä yhtälö, josta reaktioaika voidaan määrittää mittauksen perusteella. b) Mikä on koehenkilön reaktioaika, jos hän saa kiinni viivoittimesta 13,4 cm:n kohdalta (vastaa 20 :n setelin pituutta)? 2. Ohessa on esitetty väittämiä. Vastaa perustellen fysiikan tietojesi pohjalta, pitävätkö väittämät paikkansa vai ovatko ne virheellisiä. a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni. b) Kuparikappaleeseen kohdistuva noste on suurempi kuin samankokoiseen alumiinikappaleeseen kohdistuva noste, koska kupari on painavampaa. c) Trampoliinilla pomppivan lapsen nopeus on suurin juuri, kun lapsi osuu trampoliinin pintaan. d) Jalkapalloa potkaistaan. Potkun jälkeen jalkapalloon kohdistuva eteenpäin vievä voima on sitä suurempi mitä kovempi potku on. e) Ilmapalloon on kiinnitetty punnus, ja pallo kelluu vedessä ylimmän kohdan ollessa veden pinnan tasalla (1). Kun pallo työnnetään syvemmälle veteen (2), se palaa takaisin alkuperäiseen asemaansa (1). f) Esinettä työnnetään vaakasuoralla lattian suuntaisella voimalla, jonka suuruus muuttuu oheisen kuvaajan mukaisesti. Esineeseen vaikuttaa koko ajan 200 N suuruinen kitka. Esineen nopeus on suurin ajanhetkellä 3,0 s.

3. Oppitunnilla määritettiin jään ominaissulamislämpö. Pakastimesta, jossa lämpötila oli -18 o C, otettiin 32 g:n jääpala ja laitettiin keitinlasiin, jossa oli 312 g vettä. Keitinlasissa olevan veden lämpötilan mittaaminen aloitettiin ennen jääpalan lisäämistä ja lopetettiin, kun jää oli kokonaan sulanut. Ohessa on lämpötilan kuvaaja. a) Mikä oli mittauksen perusteella jään ominaissulamislämpö? b) Pohdi, mitkä tekijät vaikuttavat mittaustarkkuuteen. 4. Lukiolainen pääsi kesätöihin kodinkoneliikkeeseen pakettiauton kuljettajaksi. Hän kuljettaa auton tavaratilassa pesukonetta. Pesukonepakkauksen ja tavaratilan lattian välinen lepokitkakerroin on 0,40 ja liukukitkakerroin 0,30. a) Piirrä ja nimeä pesukonelaatikkoon kiihdytyksen aikana vaikuttavat voimat. b) Mikä on lyhin aika, jossa kuljettaja voi kiihdyttää tasaisesti levosta auton sallittuun kaupunkinopeuteen 40 km/h ilman, että laatikko liikkuu? 5. a) Esitä piirros tilanteesta, jossa kovera pallopeili synnyttää valekuvan. b) Oppilastyössä tutkittiin koveraa pallopeiliä pimennetyssä luokassa. Esineenä oli palava kynttilä, jonka kuva heijastettiin peilistä varjostimelle. Kynttilän etäisyys sekä kynttilän kuvan etäisyys peilipinnasta mitattiin, jolloin saatiin oheiset tulokset: esineen etäisyys (m) 0,24 0,26 0,28 0,30 0,34 kuvan etäisyys (m) 1,39 0,99 0,77 0,64 0,51 Piirrä mittaustuloksista kuvaaja sopivaan koordinaatistoon ja määritä kuvaajan avulla pallopeilin polttoväli.

AVOIN SARJA Kirjoita tekstaten koepaperiin oma nimesi, kotiosoitteesi, sähköpostiosoitteesi, opettajasi nimi sekä koulusi nimi. Kilpailuaikaa on 100 minuuttia. Sekä tehtävä- että koepaperit palautetaan kilpailun loputtua. 1. Määritä pariston sisäinen resistanssi. Esitä käyttämäsi menetelmä, kytkentäkaavio(t), mittaustulokset sekä suorittamasi laskut. Esitä ajatuksia mittaustarkkuuden parantamiseksi. Välineet: kaksi yleismittaria, johtimia, 1,5 V:n (4,5 V:n) paristo, vastus 2. Ohessa on esitetty väittämiä. Vastaa perustellen fysiikan tietojesi pohjalta, pitävätkö väittämät paikkansa vai ovatko ne virheellisiä. a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni. b) Kuparikappaleeseen kohdistuva noste on suurempi kuin samankokoiseen alumiinikappaleeseen kohdistuva noste, koska kupari on painavampaa. c) Trampoliinilla pomppivan lapsen nopeus on suurin juuri, kun lapsi osuu trampoliinin pintaan. d) Jalkapalloa potkaistaan. Potkun jälkeen jalkapalloon kohdistuva eteenpäin vievä voima on sitä suurempi mitä kovempi potku on. e) Ilmapalloon on kiinnitetty punnus ja pallo kelluu vedessä ylimmän kohdan ollessa veden pinnan tasalla (1). Kun pallo työnnetään syvemmälle veteen (2), se palaa takaisin alkuperäiseen asemaansa (1). f) Esinettä työnnetään vaakasuoralla lattian suuntaisella voimalla, jonka suuruus muuttuu oheisen kuvaajan mukaisesti. Esineeseen vaikuttaa koko ajan 200 N suuruinen kitka. Esineen nopeus on suurin ajanhetkellä 3,0 s. 3. a) Esitä piirros tilanteesta, jossa kovera pallopeili synnyttää valekuvan. b) Oppilastyössä tutkittiin koveraa pallopeiliä pimennetyssä luokassa. Esineenä oli palava kynttilä, jonka kuva heijastettiin peilistä varjostimelle. Kynttilän etäisyys sekä kynttilän kuvan etäisyys peilipinnasta mitattiin, jolloin saatiin oheiset tulokset: esineen etäisyys (m) 0,24 0,26 0,28 0,30 0,34 kuvan etäisyys (m) 1,39 0,99 0,77 0,64 0,51 Piirrä mittaustuloksista kuvaaja sopivaan koordinaatistoon ja määritä kuvaajan avulla pallopeilin polttoväli.

4. Salama syntyy, kun sähköisesti varautunut pilvi purkautuu. Ukkospilven alaosa varautuu yleensä positiivisesti ja yläosa negatiivisesti. Pilven alapuolella oleva maa varautuu tällöin negatiivisesti. Kun pilven ja maan pinnan välinen sähkökentän voimakkuus ylittää ilman läpilyöntikestävyyden, tapahtuu sähköpurkaus eli salama iskee. Alla olevassa kuviossa on yksinkertainen malli sähkövirrasta maan ja pilven välillä salamaniskun aikana. a) Kuinka suuri varaus purkautuu salamaniskussa? b) Kuinka suuri keskimääräinen sähkövirta kulkee pilven alaosan ja maan pinnan välillä salamaniskun aikana? c) Pääkaupunkiseudun ukkosmyrskyssä elokuun 2010 alussa salaman iskuja rekisteröitiin vuorokaudessa 22 000. Ajatellaan, että tämän ukkosmyrskyn energia saataisiin talteen ja jaettaisiin suomalaisille. Kuinka kauan kukin suomalainen voisi tällä energialla käyttää 15 W energiansäästölamppua? Pilven alaosa on maan pinnasta 1 km etäisyydellä, kostean ilman läpilyöntikestävyys on 300 kv/m ja Suomen väkiluku on 5,3 miljoona. 5. Auto ajaa pitkin ympyrärataa, jossa on kallistettu kaarre. Kaarteen kaltevuuskulma θ on 11 o ja radan kaarevuussäde r on 220 m. a) Mikä on suurin nopeus, jolla auto pysyy kaarteessa radalla, kun radan ja auton välinen lepokitkakerroin on 0,35 ja liukukitkakerroin 0,20? b) Mikä on suurin mahdollinen nopeus, jolla auto pysyy kaarteessa radalla, jos radan pinta on hyvin liukas?

PERUSSARJA Vastaa huolellisesti ja siististi! Kirjoita tekstaten koepaperiin oma nimesi, kotiosoitteesi, sähköpostiosoite, opettajasi nimi sekä koulusi nimi. Kilpailuaikaa on 100 minuuttia. Sekä tehtävä- että koepaperit palautetaan kilpailun loputtua. 1. Reaktioaika voidaan määrittää pudottamalla kämmenen yläpuolella pystyssä oleva viivoitin avonaisen kämmenen ohi. Kun viivoitin päästetään putoamaan, koehenkilö yrittää ottaa sen kiinni mahdollisimman pian. a) Esitä yhtälö, josta reaktioaika voidaan määrittää mittauksen perusteella. b) Mikä on koehenkilön reaktioaika, jos hän saa kiinni viivoittimesta 13,4 cm:n kohdalta (vastaa 20 :n setelin pituutta)? Ratkaisu: a) Viivaimen liike on tasaisesti kiihtyvää. 1p Kun lähtö on levosta, putoamismatka s on s = 1 gt 2. 1p 2 2s Tästä ratkaistaan putoamisaika, joka on reaktioaika t =. g Ratkaisu ja maininta reaktioajasta 2p 2s 2 0,134 m b) Setelin nappaamiseksi reaktioajan tulee olla t = = = 0,165 s 0,17 s. g m 9,81 s 2 Sijoitus ja lopputulos 2p

2. Ohessa on esitetty väittämiä. Vastaa perustellen fysiikan tietojesi pohjalta, pitävätkö väittämät paikkansa vai ovatko ne virheellisiä. a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni. b) Kuparikappaleeseen kohdistuva noste on suurempi kuin samankokoiseen alumiinikappaleeseen kohdistuva noste, koska kupari on painavampaa. c) Trampoliinilla pomppivan lapsen nopeus on suurin juuri, kun lapsi osuu trampoliinin pintaan. d) Jalkapalloa potkaistaan. Potkun jälkeen jalkapalloon kohdistuva eteenpäin vievä voima on sitä suurempi mitä kovempi potku on. e) Ilmapalloon on kiinnitetty punnus, ja pallo kelluu vedessä ylimmän kohdan ollessa veden pinnan tasalla (1). Kun pallo työnnetään syvemmälle veteen (2), se palaa takaisin alkuperäiseen asemaansa (1). f) Esinettä työnnetään vaakasuoralla lattian suuntaisella voimalla, jonka suuruus muuttuu oheisen kuvaajan mukaisesti. Esineeseen vaikuttaa koko ajan 200 N suuruinen kitka. Esineen nopeus on suurin ajanhetkellä 3,0 s. Ratkaisu: a) Väärin. Renkaiden ja tien välinen kitkavoima on liikettä kiihdyttävä voima. b) Väärin. Molempiin kohdistuva noste on yhtä suuri, koska kappaleet ovat samankokoisia. c) Väärin. Lapsen nopeus on suurin kohdassa, mihin trampoliini painuu lapsen seistessä paikallaan trampoliinin päällä. d) Väärin. Pallo jatkaa liikettään jatkavuuden lain nojalla. Liikkeen aikana palloon kohdistuvat voimat ovat paino ja ilmanvastus. e) Väärin. Pallo uppoaa syvemmälle, koska hydrostaattinen paine puristaa palloa kokoon, jolloin palloon kohdistuva noste pienenee. f) Väärin. Nopeus kasvaa niin kauan kun työntövoima on suurempi kuin kitka, joten nopeus on suurin hetkellä, jolloin työntövoima on kitkan suuruinen. pisteytys: 1p / kohta perusteluineen

3. Oppitunnilla määritettiin jään ominaissulamislämpö. Pakastimesta, jossa lämpötila oli -18 o C, otettiin 32 g:n jääpala ja laitettiin keitinlasiin, jossa oli 312 g vettä. Keitinlasissa olevan veden lämpötilan mittaaminen aloitettiin ennen jääpalan lisäämistä ja lopetettiin, kun jää oli kokonaan sulanut. Ohessa on lämpötilan kuvaaja. a) Mikä oli mittauksen perusteella jään ominaissulamislämpö? b) Pohdi, mitkä tekijät vaikuttavat mittaustarkkuuteen. Ratkaisu: a) Lämmönsäilymislain mukaisesti (keitinlasin ja) veden luovuttama lämpömäärä on yhtä suuri kuin jään vastaanottama lämpömäärä. Lämpöä tarvitaan kolmeen vaiheeseen: 1. Jää, jonka lämpötila on 18 C, lämmitetään jääksi, jonka lämpötila on 0 C. 2. Jää sulatetaan saman lämpöiseksi vedeksi. 3. Jäävettä, jonka lämpötila on 0 C, lämmitetään 29,3 C:een. 1p Luetaan kuvaajalta veden alkulämpötila ennen jään lisäämistä ja loppulämpötila, kun jää on sulanut. m vesi = 312 g, m jää = 32 g, t = 18 C, t = 29,3 C, t = t = 12,3 C jää jäävesi vesi termos kj Veden luovuttama lämpö on Q1 = cvesimvesi tvesi = 4,19 0,312 kg 12,3 K = 16,07 kj kgk Jään lämpenemiseen 18 C:sta 0 C:een kului energiaa kj Q2 = cjää mjää t = 2,09 0,032 kg 18 K = 1,20 kj. jää kgk

Jääveden lämpenemiseen jäästä, joka on 0 C, vedeksi, joka on 29,3 C, kului energiaa kj Q3 = cjäävesimjäävesi t = 4,19 0,032 kg 29,3 K = 3,93 kj. 2p jäävesi kgk Jään sulamiseen jäi energiaa Q 4 = Q 1 Q 2 Q 3 = 16,07 kj 1,20 kj 3,93 kj = 10,94 kj. Jään ominaissulamislämmöksi saadaan Q4 10,94 kj kj kj s = = = 342 340. 1p m 0,032 kg kg kg jää b) saatua ominaissulamislämmön tulosta pienentää: - Pakastimesta otettu jää lämpenee, kun sitä siirretään keitinlasiin, jolloin todellisuudessa jään alkulämpötila on korkeampi kuin pakastimen lämpötila ja sen lämpenemiseen menee laskettua vähemmän lämpöä. (- Keitinlasikin luovuttaa hieman lämpöä, mitä ei oteta laskelmissa huomioon.) saatua ominaissulamislämmön tulosta suurentaa: - Lämpimästä vedestä siirtyy lämpöä myös ympäristöön mittauksen aikana. Laskelmissa oletetaan kaiken lämmön siirtyvän jääpalalle/jäävedelle. 2p

4. Lukiolainen pääsi kesätöihin kodinkoneliikkeeseen pakettiauton kuljettajaksi. Hän kuljettaa auton tavaratilassa pesukonetta. Pesukonepakkauksen ja tavaratilan lattian välinen lepokitkakerroin on 0,40 ja liukukitkakerroin 0,30. a) Piirrä ja nimeä pesukonelaatikkoon kiihdytyksen aikana vaikuttavat voimat. b) Mikä on lyhin aika, jossa kuljettaja voi kiihdyttää tasaisesti levosta auton sallittuun kaupunkinopeuteen 40 km/h ilman, että laatikko liikkuu? Ratkaisu. N a) liikesuunta 1p F µ 0 G Laatikkoon vaikuttavat kiihdytyksen aikana auton lattian tukivoima N, lattian ja laatikon välinen lepokitka F µ 0 ja laatikon paino G. 1p Huom.! Jos laatikko liikkuu lavan suhteen, kysymyksessä on liikekitka. b) Dynamiikan peruslain mukaisesti laatikkoon vaikuttavien voimien summa aiheuttaa kiihtyvyyden eli F = ma, jossa m on laatikon massa ja a laatikon saama kiihtyvyys. Koska paino ja pinnan tukivoima tasapainottavat toisensa, laatikon ja lattian välinen kitkavoima toimii kiihdyttävänä voimana Fµ 0 = ma. 1p max m m Tällöin µ 0 mg = mamax. Laatikon kiihtyvyydeksi saadaan amax = µ 0 g = 0, 4 9, 81 = 3, 93. 2 2 s s Oletetaan, että liike on tasaisesti kiihtyvää v = at, jolloin kiihdytysajaksi saadaan vähintään 40 m v 3, 6 s t = = 2, 8 a 3,93 m s. 2p 2 s 1p

5. a) Esitä piirros tilanteesta, jossa kovera pallopeili synnyttää valekuvan. b) Oppilastyössä tutkittiin koveraa pallopeiliä pimennetyssä luokassa. Esineenä oli palava kynttilä, jonka kuva heijastettiin peilistä varjostimelle. Kynttilän etäisyys sekä kynttilän kuvan etäisyys peilipinnasta mitattiin, jolloin saatiin oheiset tulokset: esineen etäisyys (m) 0,24 0,26 0,28 0,30 0,34 kuvan etäisyys (m) 1,39 0,99 0,77 0,64 0,51 Piirrä mittaustuloksista kuvaaja sopivaan koordinaatistoon ja määritä kuvaajan avulla pallopeilin polttoväli. Ratkaisu: a) Valekuva syntyy, kun esine on polttovälillä. 2p b) Ratkaistaan kuvausyhtälöstä esineen kuvan etäisyyden käänteisarvo 1/b: 1 1 1 1 1 1 1 1 + = = + = 1 +. a b f b a f a f Kuvaajan fysikaalinen kulmakerroin on 1 ja 1/b-akselin leikkauskohta on polttovälin käänteisarvo 1/f. a (m) b(m) 1/a (1/m) 1/b (1/m) 0,24 1,39 4,16666666667 0,719424460432 0,26 0,99 3,84615384615 1,0101010101 0,28 0,77 3,57142857143 1,2987012987 0,30 0,64 3,33333333333 1,5625 0,34 0,51 2,94117647059 1,96078431373 2p Sovitetaan pistejoukkoon suora ja luetaan polttovälin käänteisarvo pystyakselin leikkauskohdasta. 1/f = 4,97 1/m, josta f = 0,20 m. 2p