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



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

LUKION FYSIIKKAKILPAILU PERUSSARJA

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

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,

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

AVOIMEN SARJAN VASTAUKSET JA PISTEITYS

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

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

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

FY6 - Soveltavat tehtävät

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

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

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

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

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

Harjoitellaan voimakuvion piirtämistä

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

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Ohjeita fysiikan ylioppilaskirjoituksiin

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

DEE Sähkötekniikan perusteet

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

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

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

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

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

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

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

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

DEE Sähkötekniikan perusteet

AVOIN SARJA. 1. Määritä putoamiskiihtyvyysheilurin avullasopivaa graafista esitystä käyttäen.

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

VUOROVAIKUTUS JA VOIMA

Luvun 5 laskuesimerkit

Luvun 5 laskuesimerkit

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

NEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI MEKANIIKAN II PERUSLAKI MEKANIIKAN III PERUSLAKI

3D-kuva A B C D E Kuvanto edestä Kuvanto sivulta Kuvanto päältä. Nimi Sotun loppuosa - Monimuotokoulutuksen soveltavat tehtävät 20 p. Tehtävä 1 3p.

KURSSIN TÄRKEIMPIÄ AIHEITA

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

FYSI1040 Fysiikan perusteet III / Harjoitus 1 1 / 6

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

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

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

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

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

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

5. Sähkövirta, jännite

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

TEHTÄVÄT KYTKENTÄKAAVIO

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

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

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

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

Liikkeet. Haarto & Karhunen.

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

Numeeriset menetelmät Pekka Vienonen

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

HARJOITUS 4 1. (E 5.29):

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

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

Matikkaa KA1-kurssilaisille, osa 3: suoran piirtäminen koordinaatistoon

PRELIMINÄÄRIKOE. Lyhyt Matematiikka

3 Määrätty integraali

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

Fysiikan perusteet. Liikkeet. Antti Haarto

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

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

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

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

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

RATKAISUT. Luokka 1. Tehtävä 1. 1 a + 1 b = 1 f. , a = 2,0 m, b = 0,22 m. 1 f = a+ b. a) Gaussin kuvausyhtälö

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

Sähköstatiikka ja magnetismi

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

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Transkriptio:

AVOIN SARJA Kirjoita tekstaten koepaperiin oma nimesi, kotiosoitteesi, sähköpostiosoitteesi, opettajasi nimi sekä koulusi nimi. Kilpailuaikaa on 1 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 kytkentäkaavio Mitataan ulkoisen vastuksen resistanssi R yleismittarilla. Kytketään vastus paristoon ja mitataan yleismittarilla sähkövirta ja pariston napajännite. Kirchhoffin 2.lain mukaan suljetussa virtapiirissä potentiaalimuutosten summa on nolla. Kierretään virtapiiri esimerkiksi sähkövirran I suuntaan jolloin saadaan IR + E IR s = Ratkaistaan sisäinen resistanssi R s. Tuloksen tarkkuus paranee, jos käytetään säätövastusta tai useaa erilaista vastusta, ja mittaustulokset piirretään I,U koordinaatistoon, jolloin sisäinen resistanssi saadaan suoran fysikaalisen kulmakertoimen vastalukuna.

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 2 N suuruinen kitka. Esineen nopeus on suurin ajanhetkellä 3, s. 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 kohdistuva 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: / kohta perusteluineen

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),24,26,28,3,34 kuvan etäisyys (m) 1,39,99,77,64,51 Piirrä mittaustuloksista kuvaaja sopivaan koordinaatistoon ja määritä kuvaajan avulla pallopeilin polttoväli. 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),24 1,39 4,16666666667,71942446432,26,99 3,84615384615 1,11111,28,77 3,57142857143 1,298712987,3,64 3,33333333333 1,5625,34,51 2,9411764759 1,9678431373 2p Sovitetaan pistejoukkoon suora ja luetaan polttovälin käänteisarvo pystyakselin leikkauskohdasta. 1/f = 4,97 1/m, josta f =,2 m. 2p

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 21 alussa salaman iskuja rekisteröitiin vuorokaudessa 22. Ajatellaan, että tämän ukkosmyrskyn energia saataisiin talteen ja jaettaisiin suomalaisille. Kuinka kauan yksi suomalainen voisi tällä energialla käyttää 15 W energiansäästölamppua? Pilven alaosa on maan pinnasta 1 km etäisyydellä, kostean ilman läpilyöntikestävyys on 3 kv/m ja Suomen väkiluku on 5,3 miljoona. a) Varaus saadaan laskemalla kuvaajan alle jäävän alueen pinta-ala, sillä virta kuvaa aikayksikköä kohti siirtyvää varauksen määrää. Siispä yhdessä iskussa purkautuu. 1 p b) Purkaus kestää,1 ms ja sen aikana purkautuu 5 C:n suuruinen varaus, joten keskimääräinen sähkövirta (Tai huomio, että keskimääräinen sähkövirta on puolet maksimivirrasta). 1 p c) Pilvi ja maa muodostavat tässä ikään kuin jättimäisen kondensaattorin, joiden välimatka d = 1 m. Kondensaattori varataan salaman keskimääräisellä varauksella 5 C. Tällöin kondensaattorin energia, joka iskussa purkautuu, on, josta vain jännite on tuntematon. Jännite määräytyy kostean ilman läpilyöntikestävyydestä eli kun virta purkautuu pilvestä ilman läpi, jännite saavuttaa juuri arvon. (1,5 p) Näin ollen yhdestä salamasta talteen otettava energia on. (1,5 p) Kun salamoita on 22 ja suomalaisia 5,3 miljoonaa, yhdelle suomalaiselle liikenee energiaa. Tällä energialla energiansäästölamppu palaa ajan vastaus järkevällä tarkkuudella ). (1 p,

5. Auto ajaa pitkin ympyrärataa, jossa on kallistettu kaarre. Kaarteen kaltevuuskulma θ on 11 o ja radan kaarevuussäde r on 22 m. a) Mikä on suurin nopeus, jolla auto pysyy kaarteessa radalla, kun radan ja auton välinen lepokitkakerroin on,35 ja liukukitkakerroin,2? b) Mikä on suurin mahdollinen nopeus, jolla auto pysyy kaarteessa radalla, jos radan pinta on hyvin liukas? a) Auton liikeyhtälö on F = mg + N+ F = ma µ n voimakuvio (Huom! jos kokonaisvoima, niin mielellään kuvan viereen) 2 mv x-suunnassa: Nsinθ + µ N cosθ =,5p r y-suunnassa: N cosθ µ N sinθ mg =,5p Eliminoimalla tukivoima N saadaan maksiminopeudeksi v 22m 9,81 m (sin11 +,35 cos11 = = = 35,51m/s rg(sinθ + µ 2 cos θ ) s max cosθ µ sinθ cos11, 35sin11 = 127,8 m/s 12 km/h b) Kun tienpinta on hyvin liukas, kitkavoima F µ. Tällöin yllä olevasta lausekkeesta saadaan rg sinθ v m max = = rg θ = m cosθ s = tan 22 9,81 2 tan11 2, 48 m/s = 73,74 km/h 74 km/h.