Aineisto: FI – Fysiikka

2.A  Kuva: Tuulivoimalan tehokäyrä

3.A  Kuva: Kaavakuva hiilidioksidikapselin sisällöstä

3.B  Kuva: Hiilidioksidin faasikaavio

3.C  Video: Hiilidioksidikapselin puhkaisu, kapselin pintalämpötila ajan funktiona

Huom.! Videossa ei ole ääntä.

5.A  Kuva: Jousi ja värähtelevä kappale

5.B  Kuva: Rinnan kytketyt jouset ja värähtelevä kappale

5.C  Kuva: Peräkkäin kytketyt jouset ja värähtelevä kappale

6.A  Kuva: Virtapiiri

6.B  Kuvaaja: Virta jännitteen funktiona

7.A  Taulukko: Pystysuuntainen magneettivuon tiheys ajan funktiona

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

7.A.ods (LibreOffice Calc)

7.A.gambl (Vernier Graphical Analysis Pro)

7.A.ggb (GeoGebra)

7.A.vcp (Casio ClassPad Manager)

7.A.tns (TI-Nspire)

7.B  Teksti: Carringtonin tapaus

Tutkijat Richard Carrington ja Richard Hodgson havaitsivat poikkeuksellisia auringonpilkkuja 1. syyskuuta 1859. Auringonpilkuista syntyi roihupurkaus, joka vapautti plasmapilven. Pilvi koostui nopeasti liikkuvista varatuista hiukkasista, kuten elektroneista ja protoneista. Seuraavana päivänä havaittiin poikkeuksellisen kauniita revontulia ympäri maapalloa. Esimerkiksi Yhdysvaltain Kalliovuorilla revontulet olivat niin voimakkaita, että ne herättivät kullankaivajat keskellä yötä. Revontulia näkyi jopa lähellä päiväntasaajaa Kolumbiassa.

Roihupurkaus aiheutti häiriöitä lennätinverkon toimintaan. Sähköinen lennätin oli laite, joka voi siirtää sähkeiksi kutsuttuja viestejä pitkiä matkoja. Viestit kulkivat sähköisinä signaaleina johtimissa, joita kannattelivat lennätinpylväät. Vuonna 1859 lennättimiä käytettiin jo melko yleisesti, ja ne muodostivat maanteiden ja rautateiden tapaan verkostoja. Kun plasmapilvi ylsi Maahan asti 2. syyskuuta, lennätinpylväistä lensi kipinöitä ja lennätinoperaattorit saivat sähköiskuja. Yhdysvalloissa Mainen Portlandin ja Massachusettsin Bostonin välistä lennätinliikennettä ylläpidettiin kaksi tuntia ilman virtalähdettä, sillä myrsky vuoroin vahvisti, vuoroin heikensi pariston jännitettä. Operaattorit totesivat, että laitteet toimivat paremmin pelkän ”revontulivirran” varassa.

Carringtonin tapaus on voimakkain tunnettu aurinkomyrsky. Vuonna 1859 oli jo alettu seurata Maan magneettikentän vaihtelua, ja myrskyn aiheuttamat muutokset magneettikenttään mitattiin useissa observatorioissa. Tiedetään esimerkiksi, että 2. syyskuuta Maan magneettikentän muutosnopeus oli suurimmillaan noin 700 nT/min. Muutokset vaakasuorassa magneettikentässä olivat monta kertaa suurempia kuin muutokset pystysuorassa magneettikentässä.

Nykyään Auringon aktiivisuutta seurataan tarkasti. Jos vastaava roihupurkaus tapahtuisi nykypäivänä, seurauksena olisi todennäköisesti valtavia tuhoja niin sähköverkolle, tietotekniikalle kuin satelliiteillekin.

7.C  Kuva: Kartta Euroopan lennätinlinjoista

9.A  Video: Laavavirtaus

Huom.! Videossa ei ole ääntä.

9.B  Taulukko: Basaltin ominaisuuksia

Tiheys (1200 ^@C)	2900 kg/m^3
Nestemäisen basaltin ominaislämpökapasiteetti	1,120 kJ /(kg *K)
Ominaissulamislämpö	506 kJ/kg
Sulamispiste	984 ^@C

9.C  Kuvaaja: Eri lämmönsiirtymistapojen lämpövuot laavasta pois siirtyvälle lämmölle

10.A  Teksti: Gammasäteilyn mittaaminen

Radioaktiivinen näyte sisältää pienen määrän isotooppia, jonka hajoamisessa syntyy gammafotoneja, joiden energiat ovat 122 keV, 245 keV ja 344 keV. Fotonien havaitsemiseen käytetään ilmaisinta, joka pystyy erottelemaan ilmaisimeen osuneiden fotonien energiat. Gammaspektri esittää havaittujen fotonien lukumäärän niiden energian funktiona.

Ilmaisin havaitsee siihen osuneet gammafotonit, jos fotonin energia on välillä 100–400 keV. Ilmaisin havaitsee gammafotoneita silloinkin, kun mitattava näyte poistetaan ilmaisimen lähettyviltä. Tämä johtuu pääosin ympäristön taustasäteilystä, ja sen määrä voi olla merkittävä.

Koejärjestelyssä voi oheisen kuvan mukaisesti asettaa näytteen ja ilmaisimen väliin eripaksuisia lyijylevyjä, jotka vaimentavat gammasäteilyä.

Ohjelma piirtää mitatun gammaspektrin ja laskee, kuinka monta gammafotonia koko spektrin alueella havaittiin mittauksen aikana. Lisäksi ohjelma laskee sellaisten havaittujen gammafotonien lukumäärät, joiden energiat vastaavat tutkittavan isotoopin lähettämien fotonien energioita.

10.B  Simulaatio: Gammaspektrin mittaaminen

Aineiston 10.B ohjelmalla voit simuloida, miltä ilmaisimen havaitsema gammaspektri näyttää. Ohjelmassa voit säätää

• mittausajan pituutta
• lyijylevyn paksuutta (välillä 0–5 mm)
• sitä, onko radioaktiivinen näyte ilmaisimen edessä vai mittaatko ympäristön taustasäteilyä.

10.B_fi.ods

11.A  Taulukko: Mittaustulokset (D, Δp)

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

11.A.ods (LibreOffice Calc)

11.A.gambl (Vernier Graphical Analysis Pro)

11.A.ggb (GeoGebra)

11.A.vcp (Casio ClassPad Manager)

11.A.tns (TI-Nspire)

11.B  Taulukko: Mittaustulokset (L, Δp)

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

11.B.ods (LibreOffice Calc)

11.B.gambl (Vernier Graphical Analysis Pro)

11.B.ggb (GeoGebra)

11.B.vcp (Casio ClassPad Manager)

11.B.tns (TI-Nspire)

11.C  Taulukko: Mittaustulokset (T, Δp)

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

11.C.ods (LibreOffice Calc)

11.C.gambl (Vernier Graphical Analysis Pro)

11.C.ggb (GeoGebra)

11.C.vcp (Casio ClassPad Manager)

11.C.tns (TI-Nspire)

11.D  Taulukko: Mittaustulokset (v, Δp)

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

11.D.ods (LibreOffice Calc)

11.D.gambl (Vernier Graphical Analysis Pro)

11.D.ggb (GeoGebra)

11.D.vcp (Casio ClassPad Manager)

11.D.tns (TI-Nspire)