FI – Fysiikka

1.1 Millaisessa liikeessä kappale on? 2 p.

1.2 Millaisessa liikeessä kappale on? 2 p.

1.3 Millaisessa liikeessä kappale on? 2 p.

1.4 Mitä tapahtuu kuvaajaan x:llä merkityllä alueella? 2 p.

1.5 Mitä tapahtuu kuvaajaan y:llä merkityllä alueella? 2 p.

1.6 Mikä komponenteista (A, B tai C) on vastus? 2 p.

1.7 Mikä komponenteista (A, B tai C) on diodi? 2 p.

1.8 Kitaran kieleen syntyy seisova aalto kuvan esittämällä tavalla. Sen aallonpituus on λ. Kuvaan piirretty etäisyys x on 2 p.

1.9 Elektroni saapuu nopeudella vec v homogeeniseen sähkökenttään vec E kuvan esittämällä tavalla. Mihin suuntaan elektronin rata kaartuu kentässä? 2 p.

1.10 Elektroni saapuu nopeudella vec v homogeeniseen magneettikenttään vec B kuvan esittämällä tavalla. Mihin suuntaan elektronin rata kaartuu kentässä? 2 p.

2.1 Taulukossa 2.A on esitetty puhelimen akun latausaste latausajan funktiona. Laske latausasteen avulla akun lataustila. Piirrä kuvaaja lataustilasta ajan funktiona. Määritä akkua lataava sähkövirta latausasteen ollessa 20–80 %. Esityksessä tulee näkyä mittaustuloksia vastaavat pisteet, mutta ei pisteitä yhdistäviä viivoja. 7 p.

2.2 Määritä osatehtävässä 2.1 käytetyn laturin latausteho, kun laturin antama jännite on 5,0 V. 4 p.

2.3 Erään tabletin akun kapasiteetti on 11200 mAh. Tablettia ladataan samalla laturilla ja latausvirralla kuin osatehtävässä 2.1 Kuinka kauan kestää ladata tabletin akku latausasteesta 20 % latausasteeseen 80 %? 4 p.

3.1 Laitteella lämmitetään 0,20 litraa vettä. Laadi taulukon 3.C mittausaineistosta kuvaaja veden lämpötilasta ajan funktiona. Huomaa, että lämmitys ei ala heti mittauksen alkaessa. Määritä sovitteen avulla veden lämpötilan muutosnopeus aikavälillä 50–200 s. Esityksessä tulee näkyä mittaustuloksia vastaavat pisteet, mutta ei pisteitä yhdistäviä viivoja. 4 p.

3.2 Kuinka suurella teholla lämpöenergiaa siirtyy veteen? Hyödynnä määrityksessä osatehtävän 3.1 tulosta. 4 p.

3.3 Kuinka suurella hyötysuhteella laite lämmittää vettä? 4 p.

3.4 Minkä syiden vuoksi hyötysuhde ei ole 100 %? Esitä kolme syytä. Oletetaan, että mittausvirheet eivät ole merkittäviä. 3 p.

4.1 Heliumilla täytetty pallo on paikallaan huoneen katossa. Piirrä pallon voimakuvio. Voit käyttää kuvaa 4.B ratkaisun osana. 5 p.

4.2 Kuinka suuren voiman katto kohdistaa palloon, kun pallo on paikallaan huoneen katossa? 6 p.

4.3 Pallo vedetään alas lattian tasolle. Sen jälkeen pallosta päästetään irti, jolloin se nousee takaisin huoneen kattoon. Kuvaaja 4.C esittää pallon nopeuden ajan funktiona irti päästämisen jälkeen. Kuinka suuri ilmanvastus palloon kohdistuu juuri ennen kuin pallo osuu kattoon? 4 p.

5.1 Kuinka suurilla voimilla telaketjut A ja B kuormittavat maaperää? Voit käyttää voimakuvion piirtämiseen kuvaa 5.A. 11 p.

5.2 Jos puomia pidennetään liikaa, nosturi kaatuu. Miksi? Mitä osia nosturiin voisi lisätä, jotta se ei kaatuisi? Yksi muutosehdotus riittää. 4 p.

6.1 Haluat mitata virtapiirissä olevan vastuksen läpi kulkevan sähkövirran. Miten virtamittari tulee kytkeä virtapiiriin? Perustele vastaus Kirchhoffin virtalain avulla. 4 p.

6.2 Kuvan 6.A mukaisella virtapiirillä voidaan määrittää todellisen virtamittarin sisäinen resistanssi, R_{\rm m}. Piirissä olevan etuvastuksen resistanssi R_0 on paljon suurempi kuin säätövastuksen resistanssi R_{\rm x}, eli R_0\gg R_{\rm x}. Tällöin kokonaissähkövirta, I_0, pysyy vakiona säätövastuksen asetuksesta riippumatta. Johda lauseke virtamittarin läpi kulkevalle sähkövirralle I_0:n, R_{\rm x}:n ja R_{\rm m}:n avulla. 7 p.

6.3 Kuvan 6.A virtapiirissä olevan virtamittarin näyttämä sähkövirran arvo on hahmoteltu säätövastuksen resistanssin funktiona kuvaajassa 6.B. Piirissä olevan tasajännitelähteen jännite ja etuvastuksen resistanssi ovat tuntemattomia. Miten voit määrittää kuvaajan avulla virtamittarin sisäisen resistanssin? Lisäksi merkitse kuvaajaan 6.B, mistä kohdasta virtamittarin sisäinen resistanssi luetaan ja liitä kuvaaja vastaukseesi. 4 p.

7.1 Valitse oikea vastausvaihtoehto. 2 p.

Valonsäde tulee ilmasta ilman ja lasin rajapintaan. Osa valosta etenee lasiin. Valon nopeus lasissa on    suurempi yhtä suuri pienempi kuin valon nopeus ilmassa.

7.2 Valitse oikea vastausvaihtoehto. 2 p.

Valonsäde tulee ilmasta ilman ja lasin rajapintaan. Osa valosta etenee lasiin. Valon taajuus lasissa on    suurempi yhtä suuri pienempi kuin valon taajuus ilmassa.

7.3 Täydennä lause kirjoittamalla tyhjään kenttään yksi sana. 2 p.

Punaisella valolla on tyhjiössä suurempi kuin sinisellä valolla.

7.4 Täydennä lause kirjoittamalla tyhjään kenttään yksi sana. 2 p.

Valonsäde tulee ilmasta ilman ja lasin rajapintaan. Osa valosta jatkaa matkaansa ilmassa. Ilmiö on nimeltään .

7.5 Täydennä lause kirjoittamalla tyhjään kenttään yksi sana. 2 p.

Valonsäde tulee ilmasta ilman ja lasin rajapintaan. Osa valosta etenee lasiin, ja rajapinnan läpäiseminen muuttaa valon kulkusuuntaa. Ilmiö on nimeltään .

7.6 Täydennä lause kirjoittamalla tyhjään kenttään yksi sana. 2 p.

Lasista tehdyn prisman avulla auringonvalo voidaan hajottaa väreihin, koska lasin riippuu valon aallonpituudesta.

7.7 Täydennä lause kirjoittamalla tyhjään kenttään yksi sana. 3 p.

Hilan avulla auringonvalo voidaan hajottaa väreihin, koska riippuu valon aallonpituudesta.

8.1 Kirjoita Rn-222:n alfahajoamisen hajoamisyhtälö. 3 p.

8.2 Miksi radonkaasu aiheuttaa merkittävän säteilyannoksen, vaikka sen lähettämä alfasäteily pysähtyy jo esimerkiksi paperiin? 4 p.

8.3 Laske taulukon 8.A avulla Rn-222:n alfahajoamisreaktiossa vapautuva energia. Millaisena energiana vapautuva energia ilmenee heti hajoamisen jälkeen? 8 p.

9.1 Vaihe 1: Mäntä painetaan nopeasti alas. 6 p.

9.2 Vaihe 2: Mäntää pidetään paikallaan alhaalla. 6 p.

9.3 Vaihe 3: Mäntä päästetään ponnahtamaan ylös. 5 p.

9.4 Vaihe 4: Mäntä on palannut yläasentoon ja pysyy paikallaan. 3 p.

10.1 Tarkastele putken sisällä olevaa ilmaa. Liikkuuko ilma pyörittäjää kohti, pyörittäjästä poispäin vai edestakaisin? Perustele vastauksesi. 4 p.

10.2 Kuvan 10.B spektrissä (1) on tunnistettu kolme ominaistaajuutta. Määritä ominaistaajuuksien kertaluvut käyttäen sopivaa fysikaalista mallia. 4 p.

10.3 Kun putkea pyöritetään nopeammin, taajuusspektri muuttuu kuvan 10.B spektrin (2) mukaiseksi. Määritä ominaistaajuuksien kertaluvut. Laske, paljonko putki on venynyt. 4 p.

10.4 Miksi ominaistaajuudet ovat kuvan 10.B spektrissä (2) siirtyneet korkeammille taajuuksille? 4 p.

10.5 Johda lauseke, josta ilmenee, kuinka mones yläsävel putkessa soi, kun putken sisällä virtaavan ilman nopeus on u. 4 p.

11.1 Laske kiertoajan perusteella kuun ratanopeus ennen törmäystä. 8 p.

11.2 Määritä kuun kiertoajan muutoksen perusteella sen ratanopeuden muutos. 3 p.

11.3 Laske ennuste ratanopeuden muutokselle täysin kimmottomassa törmäyksessä. Kuinka moninkertainen havaittu ratanopeuden muutos on ennusteeseen verrattuna? 6 p.

11.4 Mistä aiheutuu ennusteen (osatehtävä 11.3) ja havainnon (osatehtävä 11.2) välinen ero? 3 p.