Tuntitehtävät ja esimerkit

Kpl.16

a) Millä eri tavoin säteilyä voidaan ryhmitellä?
- Sähkömagneettinen säteily
- Hiukkassäteily
- Ionisoiva säteily
- Ionisoimaton säteily
- Tausta säteily
b) Mitkä ovat sähkömagneettisen säteilyn lajit? Miten ne eroavt toisistaan? Mitkä niistä ovat ionisoivia?
- Gammasäteily (Ionisoiva)
- Röntgensäteily (Ionisoiva)
- Ultraviolettisäteily (Ionisoimaton)
- Infraunasäteily (Ionisoimaton)
- Mikroaaltosäteily (Ionisoimaton)
- Näkyvä valo (Ionisoimaton)
- Radioaalto (Ionisoimaton)
- Eri aallonpituus
c) Luettele hiukkassäteilyn lajit ja kerro lyhyesti, mistä niissä on kyse.
- Alfasäteily
$\alpha$ -hiukkasella on sama rakenne kuin heliumytimellä. Alfahajoamisessa ydin muuttuu toiseksi ytimeksi.
- Beetasäteily
Beetasäteily voi koostua elektroneista tai positroneista.
$\beta^-$ -aktiivisessa ytimessä neutroni muuttuu protoniksi ja ydin emittoi elektronin ja antineutriinon.
$\beta^+$ -aktiivisessa ytimessä protoni muuttu neutroniksi ja ydin emittoi positronin ja neutriinon.
- Neutronisäteily
Neutronisäteily koostuu neutroneista. Neutronit pääsevät syvemmälle aineeseen kuin varatut hiukkaset.
d) Miten eri tavoin säteilyä voi suojautua?
- Lyhyt altistumisaika
- Etäisyyden pitäminen
- Säteilysuoja

Kpl. 8 Erilaisia voimia

Paino

Ei ole kappaleen ominaisuus, vaan se liittyy kappaleiden väliseen gravitaatiovuorovaikutukseen.
Paino on etävoima.
Painon tunnus on G.

Tukivoima

Kun kappale koskettaa toisen kappaleen pintaa, pinta aiheuttaa siihen tukivoima.
Se on aina kohtisuorassa pintaa vastaan.

Jännitysvoima

Kireällä olevien vaijerien, lankojen ja köysien aiheuttamia voimia on jännitysvoima.

Kitka

Voima, joka liittyy toisiinsa koskettavien pintojen liikkeeseen toistensa suhteen.
Mahdollistaa liikkumisen, toisaalta kitkan vaikutuksesta liike pysähtyy.

Ilmavastus

Hidastaa liikettä.
Ilman vaikutus liikkumiseen (ilman molekyylien törmääminen kappaleseen.)
Laivojen ja veneiden liikettä hidastaa veden ja ilmanvastus.

Sähköiset ja magneettiset voimat

Etävoima
Sähköiset voimat määräävät aineen rakenteen ja ominaisuudet.
Veto- ja hylkimisvoima.

8-1
Mainitse esimerkki
a) Etävuorovaikutuksesta
Planettojen välinen vetovoima
b) Kosketsvuorovaikutuksesta
Istuminen tulilla.

8-2
Luettele kolme kappaletta, joiden kanssa olet tällä hetkellä vuorovaikutksessa. Nimeä vuorovaikutukset.
Tuoli --- Tukivoima, Kosketusvuorovaikutus
Silmälasit --> Nenä --- Tukivoima, Kosketusvuorovaikutus
Puhelin --- Tukivoima, Kosketusvuorovaikutus

8-7
Mihin seuraavista liittyy etävuorovaikutus ja mihin kosketuvaikutus?
a) Pipo päässä
Kosketusvaikutus
b) Maa ja Kuu
Etävuorovaikutus
c) Putoava pallo ja Maa
Etävuorovaikutus
d) Ongenkoho ja vesi
Kosketusvaikutus

8-9
Kala punnitaan jousivaa'alla. Kuinka suuri kalaan kohdistuva paino on?
Kalaan kohdistuu noin 1,4N voimaa.

8-11
Kumpi kuvan voimista on
a) Maan kuuhun vaikuttava voima?
- $\vec{F}_1$
b) Kuun Maahan vaikuttava voima?
- $\vec{F}_2$
c) Mistä voit todeta voimien $\vec{F}_1$ ja $\vec{F}_2$ suuruuksista? Onko Maan Kuuhun kohdistama voima suurempi kuin Kuun Maahan kohdistama voima?
- Ne nuolit ovat saman pituisia, joka tarkoittaa sitä, ettää niihin kohdistuvat voimat ovat saman suuruisia, mutta vastakaiset.

8-12
Piirrä kappaleiden voimakuvio.
a) Laatikko on levossa lattialla.

b) Jalkapallo lentää ilmassa vinosti ylöspäin

23.11

Esim. 5

$s=400m\ \ \ \ \ t=43,04s$

Määritetään keskinopeus:

Keskinopeus lasketaan siittymän avulla. Koska juoksija palaa samaan pisteeseen, mistä on lähtenyt, on siirtymä

$\Delta x=0m$

Keskinopeus on

$v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{0m}{43,03s}=0\frac{m}{s}$
Keskivauhti riippuu kuljetusta matkasta. Kuljettu matk on nyt $s=400m$

joten

$v=\frac{s}{t}=\frac{400m}{43,03s}=9,29584\frac{m}{s}\approx9\ \frac{m}{S}$

Esim. 6

$s=\ 7300km\ \ \ \ \$

$t=7\ h\ 45\ \min=7,75\ h$

a) Keskivauhti on

$v=\frac{s}{t}=\frac{7300km}{7,75h}=941,93548\frac{km}{s}\approx940\frac{km}{s}$

b) Muutetaan keskivauhti yksikköön m/s:

$v=\frac{941,93548}{3,6}\frac{m}{s}=261,64875\frac{m}{s}$

Keskivauhdille on

$v=\frac{s}{t}$ , joten kuljettu matka saadaan yhtälöstä

$s=vt=261,64875\frac{m}{s}\cdot30s=7849,4624\frac{m}{s}\approx7800m=7,8km$

17.11 S.48-49

Matemaattinen malli= Suureiden välisiä riippuvuuksia, ja sitä ilmaistaan suureyhtälöiden avulla.
Lineaarinen malli= Kun suureita kuvataan suoralla.
Fysikaalinen kulmakerroin= m=kV
Aineetiheyden matemaattinen malli= $\rho=\frac{m}{V}$

Fysikaalisen kulmakertoimen määritys:

Valitse suoralta kaksi pistettä. Pisteiden tulisi olla kaukana toisistaan sillä mitä kauempana pisteet ovat, sitä tarkemmin kulmakertoimen arvo saadaan määritettyä. Jos suora kulkee origon kautta, toinen pisteistä voi olla origo.
Koska mitatut pisteet eivät välttämättä ole piirretyllä suoralla, mitattuja (taulukoituja) arvoja ei saa käyttää fysikaalisen kulmakertoimen määrittämisessä.
V, m-koordiaatistossa fysikaalinen kulmakerroin lasketaan määrittämällä suhde
$\frac{massan\ muutos}{tilauuden\ muutos\ }=\frac{\Delta m}{\Delta V}=\frac{m_2-m_1}{V_2-V_1}$
Suureen muutos lasketaan aina vähentämällä suureen loppuarvosta suureen alkuarvo.

5-1
Kuvaaja esittää erään aineen massan tilavuuden funktiona. Määritä kuvaajan avulla aineen
a) massa, kun sen tilavuus on 25 cm³- n. 310 g
b) tilavuus, kun sen massa on 400 g
- n. 32 cm³
c) tiheys
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{100\ g}{8\ cm^3}=12,5\ \frac{g}{cm^3}$

5-2
Taulukossa esitetään alumiinikappaleiden ja vesimäärien tilavuudet ja massat 20°C:een lämpötilassa.
a) Esitä mittaustulokset V,m-koordinaatistossa.
Alumiini:

Vesi:

b) Määritä kuvaajien alumiinin ja veden tiheydet.
Alumiini: $\frac{\Delta m}{\Delta V}=\frac{m_2-m_1}{V_2-V_1}=\frac{176,43-40}{65-14,84}=\frac{136,43}{50,16}=2,719...\approx2,7\ \frac{g}{cm^3}$
Vesi:
$\frac{\Delta m}{\Delta V}=\frac{m_2-m_1}{V_2-V_1}=\frac{94,35-10}{95-11,89}=\frac{84,35}{83,11}=1.0149...\approx1,0\frac{g}{cm^3}$
c) Ilmoita tiheydet käyttäen yksikköä kg/m³2,7g/cm³= 2700 kg/m³
1,0g/cm³= 1000kg/m³
5-3
5-6
Tehtävänä oli pmäärittää pienen kiven tiheys. Kiven massaksi mitattiin vaa'alla 150 g ja tilavuudeksi ylivuotoastian avulla 48 cm³.
a) Laske kiven tiheys
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{150g}{48cm^3}=3,125\ \frac{g}{cm^3}$
b) Ilmoita tiheys käyttäen yksikköä kg/m³.
3,125 g/cm³= 3125 kg/m³

5-7
5-8
Kuinka suuren tilavuuden vie 5,5 kg nestemäistä elohopeaa? Elohopean tiheys on 13 540 kg/m³.
$13\ 540\ \frac{kg}{m^3}=13,54\ \frac{g}{cm^3}$
$\frac{5500}{13,54}=406,203...\approx410\ cm^3\ \left(0,41\ dm^3\right)$

5-10
Laboratoriotyössä asetonia kaadetaan vaa'alle asetettuun mittalasiin. Taulukossa on ilmoitettu asetonin määrä mittalasissa ja vaa'an lukema (mitattu massa).

m (g)	V (cm³)
25	205
66	230
98	256
136	286
160	305
194	332
218	350
244	371

a) Piirrä kuvaaja, joka esittää massan riippuvuutta asetonin tilavuudesta.

b) Määritä kuvaajan avulla asetonin tiheys.
- 0,77g/cm³
c) Kuinka suuri on tyhjän mittalasin massa?
- Kuvaajasta katsoen vaakasta saattiin lukemia vastaan yli noin 180 g tasosta.
Joten voidaan päätellä, että mittalsin massa on alle 200g, ja se saadaan vähentämällä 25 g ensimmäisestä lukemasta
eli:
205cm³-25g=180g

5-12
Tunnilla tutkittiin, miten kumilenkkiä venyttävä voima F ja kumilenkin venymä x riippuvat toisistaan. Mittaustulokset ovat taulukossa. Määritä kumilenkin ns. jousivakio. Saat sen x,F-koordinaatistosta kuvaajan fysikaalisena kulmakertoimena.

x(m)	0,034	0,040	0,054	0,065
F(N)	0,68	0,90	1,21	1,44

x(m)	0,080	0,091	0,099	0,125
F(N)	1,67	1,91	2,17	2,69

v: n. 21 N/m

16.11 S.40-41

Poimi oheiselta videolta tarvittavat tiedot ja kuvaa tölkin tyhjenemistä ajan funktiona t, V- koordinaatistossa
Kuvaaja piirretään käsin millimetripaperille.
Ota kuva omasta kuvaajastasi ja liitä se omalle peda.net-sivulle

3 Aloitus
9 100ml
22 200ml
36 300ml
49 400ml
64 500ml
82 600ml
105 700ml

4-2
Kuvassa on esitetty vedellä täytetyn tölkin tyhjeneminen ajan funktiona. V on tölkissä olevan veden määrä
a) Miksi tölkissä olevan veden määrä ja ajan riippuvuutta ei voi kuvata suoralla?
- Koska sen valumis nopeus ei ole pysynyt koko-ajan samana, eli se välillä kiihtyy, tai hidastuu.
b) Paljonko tölkissä on vettä, kun tölkin tyhjeneminen on jatkunut 25 s?
- Noin 750ml
c) Missä ajassa tölkki o tyhjentynyt puoleen?
- 70s

4-3
Työkurssilla tutkittiin heilurin pituuden l vaikutusta heilurin heilahdusaikaan T.
a) Esitä mittaustulokset l, T- kordinaatistossa.7
-

b) Heilurin pituus on 70 cm. Mikä on heliahdusaika?
- 1,7s
c) Kuinka paljon heilurin heilahdusaika on 2,5s?
- 1,6m

4-7
Kumilankaa venytetään erisuuruisilla voimilla ja mitatam langan pituus. Voimat ja niitä vastaavat pituudet on esitetty oheisessa taulukossa.
a) Piirä F(x)
-

b) Määritä kuvaajan avulla kumilangan pituus, kun sitä venytetään 7,0 N;n voimalla.
- 347 mm
c) Arvoi kuvaajan avulla kumilangan pituus, kun sitä ei venytetä.
- 80 mm

10.11 S.25

2-1
a) Suurella tarkoitetaan fysiikassa ilmiön, kappaleen tai aineen mitattavaa ominaisuuta. Manitse kaksi ominaisuutta, joita ei voi mitata yksikäsitteisesti.
- Puhtaus, kauneus
b) Keksi suureita, joille käytetään vähintään kahta eri yksikköä. Mitä nämä yksiköt.
- massa (kg, lb), pituus (m, in)

2-2
Mistä englannikielen sanasta tulee
a) Nopeuden tunnus $\overline{v}$
- Velocity
b) Voiman tunnus $\overline{F}$
- Force
c) Tehon tunnus P
- Power
d) Lämpötilan tunnus T?
- Temperture

9.11 S.15

1-1
Sijoita seuraavat fyysikot oikealle vuosisadalle,. Lisäksi yhdistä jokaiseen fyysikoon häneen parhaiten sopiva fysiikan osa-alue.
Galileo Galilei Kokeellisen tutkimuksen edelläkävijä
Albert Einstein Suhteellisuusteoria
Aristoteles Maakeskeinen maailmanjärjestys
Marie Curie Radioaktiivisuus
Sir Isaac Newton Voimien yleinen teoria
Anders Celsius Lämpötila-asteikko

1-2
a) Manitse Galileo Galilein, Marie Curien ja Albert Einsteinin suurimmat saavutukset fyysikkoina.
- Galileo Galilei: Galilei päätteli tekemiensä kokeiden perusteella, että kaikki kappaleet putoavat tyhjiössä yhtä nopeasti.
- Marie Curie: Curie tuli tunnetuksi radioaktiivisuuteen liittyviä löydöistään.
- Alber Einstein: Einstein osoitti, että valo koostuu hiukkasista, fotoneista, ja loi suhteellisuusteorian.
b) Kuka fyysikko oivalsi ensimmäisenä, että on olemassa radioaktiivista aineita.
- Marie Curie
c) Albert Einsteinin aikalainen Gunnar Nordström on ehkä kakkien aikojen merkittävin suomalaisfyysikko. Ota selville, mitä hän tutki.
-Hänet tunnetaan erityisesti painovoimateoriastaan, joka oli yleistä suhteellisuusteoriaa edeltävä kilpaileva teoria.

1-3
a) Galileo Galilein tunnetuin teos on vuonna 1632 julkaistu Dialogo sopra I due Massimi Sistemi del Mondo, Tolemaico e Copernicano (Dialogi kahdesta suuresta maailmanjärjestyksestä, ptolemaiolaisesta ja kopernikaanisesta). Selvitä, millainen on kopernikaaninen maailman järjestys.
- Kopernikaaninen maailman järjestys on päätelmä, jonka mukaan aurinkko on koko avaruuden keskus, ja maapallo pyörii sen ympärillä 24/7/365.
b) Miksi Sir Isaac Newtonia pidetää yhtenä suurimmista fyysikoista?
- Koska hän on päättänyt mekaniikan peruslakia ja gravitaatiolain.

1-4
Selvitä, mitä ihmiskunna yleisen historian kannalta merkittävää tapahtui Isaac Newtonin, Marie Curien ja Alber Einsteinin elinaikana.
- Isaac newton: Imperialismien aika
- Marie Curie: Ensimmäinen maailma sota
- Albert Einstein: Toinen maailma sota

1-5
Manitse muutama esimerkki siitä, miten fysiikka on vaikuttanut yhteiskunnan kehittymiseen.
- Tiedelliset keksinnöt (älypuhelin, tietokone)
- Paremmat ajoveuvot
- Työaika

1-6
Nobelin palkinto on arvostetuin tieteellisistä tai taiteellisista saavutuksista myönnettävä palkinto.
a) Selvitä Nobelin palkinnon syntyhistoria.
- Ruotsalainen keksijä Alfred Nobel määräsi vuonna 1895 kirjoittamassaan testamentissa, että suurin osa hänen omaisuudestaan käytettäisiin hänen kuolemansa jälkeen viiden palkinnon perustamiseen ”niille, jotka edeltävänä vuonna ovat eniten hyödyttäneet ihmiskuntaa”. Testamentti määräsi myös, että palkinnot myöntäisi tietyt neljä instituutiota:fysiikka ja kemia, fysiologia tai lääketiede, kirjallisuus sekä rauha.
b) Kuka oli ensimmäinen fysiikan Nobelin palkinnon saaja?
- Wilhelm Conrad Röntgen, 1901

1-7
Selvitä, mihin TOE (Theory of Everything) liittyy.
- Kaiken teoria on teoreettisen fysiikan etsimä teoria, joka selittäisi ja yhdistäisi kaikki fysikaaliset ilmiöt.

1-8
Selvitä, missä
a) jatko-opiskelupaikoissa tarvitaan fysiikkaa
- Arkkitehti
b) ammateissa tarvitaan fysiikan tietoja
- Fyysikko

1-9
Perehdy liikumisen historiaan.
a) Nykyaikaisen liikkumisen perusta luotiin Euroopassa teollisen vallankumouksen myötä 1700-luvulla. Mikä keksintö mullisti liikkumisen? Miten liikuttiin ennen tätä keksintöä?
- Höyrykone, ja sen pohjalta on keksitty höyryjuna ja höyryauto
- Hevosvoimalla
b) Milloin auton polttomoottori keksittiin?
- Vuonna 1885
c) Kuka lensi ensimmäistä kertaa lentokoneella Atlantin yli ja milloin?
- Charles Lindbergh, 20. toukokuuta 1927
d) Milloin ihminen kävi ensimmäistä kertaa Kuussa?
- 21. heinäkuuta 1969
e) Milloin tehtiin ensimmäinen avaruusturistimatka, ja kuka sen teki?
- Dennis Anthony Tito, 28. toukokuuta. 2001

1-10
a) Miten sähkön käyttöönotto vaikutti yhteiskunnan kehitykseen.
- Sähkö mahdollisti parempien koneiden käyttö tehtaissa, joka nopeutti työteon nopeutta ja laatua.
- Kivihiilten tarve kohosi.
- Oli kova hiilidioksidi sumu melko jokaisessa teollistuneessa kaupungissa.
b) Milloin ja missä sähköä käytettiin ensimmäisiä kertoja?
- Vuonna 1800 Alessandro Volta keksi sähköparin, ensimmäisen laitteen, jolla voitiin tuottaa jatkuvaa sähkövirtaa.
c) Milloin sähköä käytettiin Suomessa ensimmäisen kerran valaisuun?
- Suomessa rakennettiin kortteli- tai talokohtaisia valaistussähkölaitoksia 1880-luvulla ja ensimmäinen kaupunkisähkölaitos otettiin käyttöön Tampereella 1888.