Aineisto: FI – Fysiikka

21.3.2025

2. Puhelimen akun lataaminen

2.A  Taulukko: Akun latausaste latausajan funktiona

Jokainen alla oleva tiedosto sisältää samat tiedot. Tallenna tiedosto, käynnistä valitsemasi ohjelmisto ja avaa tallentamasi tiedosto ohjelmiston valikosta.

2.A_fi.ods (LibreOffice Calc)

2.A_fi.cmbl (Logger Pro)

2.A_fi.ggb (GeoGebra)

2.A_fi.vcp (Casio ClassPad Manager)

2.A_fi.tns (TI-Nspire)

Lähde: YTL.

3. Hehkulamppu uppokuumentimena

  1. Video: Laitteen osat ja toiminta
  2. Kuva: Sähköinen kytkentä ja lämpötila-anturi
  3. Taulukko: Lämpötila ajan funktiona

3.A  Video: Laitteen osat ja toiminta

Huom.! Videossa ei ole ääntä.

Lähde: YTL.

3.B  Kuva: Sähköinen kytkentä ja lämpötila-anturi

Lähde: YTL.

3.C  Taulukko: Lämpötila ajan funktiona

Jokainen alla oleva tiedosto sisältää samat tiedot. Tallenna tiedosto, käynnistä valitsemasi ohjelmisto ja avaa tallentamasi tiedosto ohjelmiston valikosta.

3.C.ods (LibreOffice Calc)

3.C.cmbl (Logger Pro)

3.C.ggb (GeoGebra)

3.C.vcp (Casio ClassPad Manager)

3.C.tns (TI-Nspire)

Lähde: YTL.

4. Heliumpallo

  1. Taulukko: Tilanteeseen liittyviä tietoja
  2. Kuva: Pohjakuva voimakuviota varten
  3. Kuvaaja: Pallon nopeus ajan funktiona

4.A  Taulukko: Tilanteeseen liittyviä tietoja

Suure Tunnus Arvo
Ilmapallossa olevan heliumin tiheys ρHe0,178 g/dm3
Huoneilman tiheys ρi1,29 g/dm3
Tyhjän ilmapallon massa mP3,8 g
Pallon tilavuus V5,3 dm3
Lähde: YTL.

4.B  Kuva: Pohjakuva voimakuviota varten

Lähde: YTL.

4.C  Kuvaaja: Pallon nopeus ajan funktiona

Lähde: YTL.

5. Nosturi

5.A  Kuva: Nosturin kuva, jota voit käyttää vastauksen osana

Lähde: YTL.

6. Virtamittarit

  1. Kuva: Virtapiiri virtamittarin sisäisen resistanssin määrittämiseen
  2. Kuvaaja: Virtamittarin läpi menevä sähkövirta säätövastuksen resistanssin funktiona

6.A  Kuva: Virtapiiri virtamittarin sisäisen resistanssin määrittämiseen

Lähde: YTL.

6.B  Kuvaaja: Virtamittarin läpi menevä sähkövirta säätövastuksen resistanssin funktiona

Lähde: YTL.

8. Alfahajoaminen

8.A  Taulukko: Hiukkasten ja atomien massoja

Hiukkanen / Atomi Massa (u)
elektroni 5,48579909 *10^(-4)
positroni 5,48579909 *10^(-4)
alfahiukkanen 4,00150618
He-44,00260325
Bi-216216,006306
Bi-217217,009372
Bi-218218,014188
Po-217217,006316
Po-218218,008971
Po-219219,013614
At-222222,022494
Rn-221221,015536
Rn-222222,017576
Rn-223223,021889
Fr-222222,017583
Ra-226226,025408
Lähde: Abitti-taulukot. Viitattu: 5.1.2024. Muokkaus: YTL.
Lähde: Data 1983-2020. CIAAW (Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights) & IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). https://www.ciaaw.org/atomic-masses.htm. Viitattu: 5.1.2024. Muokkaus: YTL.

9. Kaasusylinteri

9.A  Kuva: Tilavuus, paine ja lämpötila ajan funktioina

Lähde: YTL.

10. Ulvova ääniputki

  1. Teksti: Ulvova ääniputki
  2. Kuva: Putken tuottaman äänen taajuusspektri

10.A  Teksti: Ulvova ääniputki

1970-luvulla ilmestyi kauppoihin ääniputkeksi kutsuttu lelu. Noin 80 cm pitkän, taipuisasta muovista valmistetun putken halkaisija on noin 3 cm ja sen seinämät on rypytetty tasavälein. Rypyn harjan kohdalla (putken sisältä katsottuna) putken sisähalkaisija on hieman pienempi ja rypyn pohjan kohdalla sisähalkaisija on hiukan isompi.

Kun putkea pyöritetään pitäen kiinni kahvasta, jolloin sen vapaa pää kiertää ympyränmuotoista rataa, alkaa putki tuottaa ääntä. Putken pyörimisnopeutta muuttamalla voidaan havaita, että syntyneen äänen sävelkorkeus muuttuu askelittain.

Ääniputken toimintaa voidaan verrata puhallinsoittimiin, joissa soittimen pituus vaikuttaa äänen korkeuteen. Puhallinsoittimeen syntyy ääntä vain, jos sen sisällä olevaan ilmaan tuotetaan taajuudeltaan sopivia mekaanisia värähtelyjä. Esimerkiksi klarinetissa värähtelyjä tuottaa puinen kieli, trumpetissa taas soittajan huulet. Sama pätee ääniputkelle, mutta mekaanisia värähtelyjä tuottavat värähtelevän kielen sijaan putken rypytetyt seinät. Täysin sileää putkea pyörittäessä ei nimittäin lähde yhtä helposti ääntä.

Putken sisällä ilma ”törmää” ryppyihin. Törmäykset ryppyjen harjoihin tapahtuvat tasaisin väliajoin, mikä aiheuttaa putken sisällä olevaan ilmaan mekaanisia värähtelyjä. Värähtelyjen taajuus määräytyy peräkkäisten ryppyjen välisestä etäisyydestä ja harjoihin törmäävän ilman virtausnopeudesta. Hitaasti pyöritettäessä ilmanvirtaus jää kuitenkin heikoksi kuten myös ryppyjen aiheuttamat mekaaniset värähtelyt. Tästä syystä ääniputkeen on hankala tuottaa perustaajuuksia ja alimpien kertalukujen ylätaajuuksia.

Ääniputki Putken pyöritys
Lähde: F.S. Crawford. Singing corrugated pipes. American Institute of Physics (AIP). American Journal of Physics 42, 278. Julkaistu: 1974. Käännös: YTL. Muokkaus: YTL.
Lähde: L.H. Cadwell. Singing corrugated pipes revisited. American Institute of Physics (AIP). American Journal of Physics 62, 224. Julkaistu: 1994. Käännös: YTL. Muokkaus: YTL.
Lähde: YTL.

10.B  Kuva: Putken tuottaman äänen taajuusspektri

Lähde: YTL.

11. DART-luotain

11.A  Teksti: DART-luotaimen törmäys Didymoksen kuuhun

Törmäyskokeen avulla haluttiin selvittää, kuinka paljon kuun nopeutta voidaan muuttaa. Ennen törmäystä kuu kiersi Didymos-asteroidia lähes ympyränmuotoisella radalla kiertoajan ollessa 11 tuntia 55 minuuttia. Törmäyksen seurauksena kuun kiertoajan havaittiin lyhenevän 33 minuuttia. Radan muoto säilyi lähes ympyränmuotoisena.

Kuva a) on havainnekuva törmäyskokeesta. Kuvassa b) on suurennos tilanteesta välittömästi ennen törmäystä, jolloin luotaimen nopeus kuuhun nähden on \vec{v}_{D}.

Täysin kimmottomassa törmäyksessä luotain vain uppoaisi kuun pintaan. Törmäyskokeessa kuuhun syntyi kraatteri, minkä lisäksi kuun ainesta sinkoutui suurella nopeudella avaruuteen. Kuun massaan verrattuna sinkoutuneen aineksen massa oli vähäinen, joten kuun massa ei merkittävästi muuttunut törmäyksessä.

Suure Suuretunnus Suureen arvo
Didymos-asteroidin massa M_a5,6 *10^11 kg
Didymoksen kuun massa M_k 4,3 *10^9 kg
DART-luotaimen massa m_D580 kg
DART-luotaimen nopeus ennen törmäystä v_D6,1 km/s
Lähde: Cheng et al. Momentum transfer from the DART mission kinetic impact on asteroid Dimorphos. Springer Nature. Nature 616, 457. ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10115652. Julkaistu: 2023. Viitattu: 5.1.2023. Käännös: YTL. Muokkaus: YTL.