Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

Harjoituskoe 1

1. Liikkeelle lähtevä auto saavuttaa 12 s:ssa nopeuden 80 km/h.
Kuinka kauan kestää samalla kiihtyvyydellä saavuttaa levosta lähtien nopeus 100 km/h?

[VASTAUS]

15 s

 

2.Ympyrälieriön muotoisen teräskappaleen halkaisijaksi mitattiin viivoittimella 4,2 cm ja korkeudeksi 6,25 cm. Massaksi saatiin numeronäyttöisellä vaa'alla 1354 g. Mikä on teräksen tiheys tämän mittauksen perusteella?

 

[VASTAUS]

15,6 g /cm3

 

3. Gepardi lähtee juoksemaan kiihtyvyydellä 2,0 m/s2, Piirrä kiihtyvyyden ja nopeuden kuvaajat. Kuinka pitkän matkan gepardi on juossut 3 s aikana ?

 

[VASTAUS]

Kiihtyvyyden a kuvaaja:

(Kiihtyvyys yksikkönä m / s2, aika yksikkönä s )

 

Nopeuden v kuvaaja:

 

Matka on nopeuden kuvaajan ja aika-akselin välinen ala välillä 0 s ... 3 s eli 9 m .

  

4.Ratkaise suureyhtälöstä E = mgh suure h ja laske sen arvo, kun E = 80 J, g = 9,81 m/s2 ja m = 2,5 kg.

 

[VASTAUS]

h = 3,3 m

 

 

5. Henna mittasi hissin kiihtyvyyttä henkilövaa'an avulla. Kun Henna seisoi hissin lattialla olevalla vaa'alla paikallaan olevassa hississä, vaaka näytti lukemaa 62,0 kg. Hissin liikkuessa ylöspäin lukema oli 73,4 kg. Mikä oli hissin kiihtyvyys sillä hetkellä?

 

[VASTAUS]

1,80 m / s2

 

 

6. Selosta lyhyesti, missä suhteessa seuraavat säteilylajit ovat samankaltaisia ja missä suhteessa ne eroavat toisistaan: a) alfasäteily ja beetasäteily b) röntgensäteily ja gammasäteily c) hehkulampun valo ja laserin valo d) mikroaallot ja ultraviolettisäteily.

 

[VASTAUS]

a) Samankaltaisuuksia:
- Molemmat ovat hiukkassäteilyä. Näitä hiukkasia voi vapautua radioaktiivisen aineen atomin ytimestä sen hajotessa.
- Molemmat ovat varattuja hiukkasia.
- Molemmat ovat ionisoivaa säteilyä. Kun nämä hiukkaset osuvat aineeseen, ne törmäävät useimmiten elektroneihin ja irrottavat elektronit atomeista.
Erilaisuuksia:
- Massojen ero on huomattava. Alfahiukkanen on sama kuin 4 He-ydin, beetahiukkanen on elektroni (tai positroni). Massojen erot vaikuttavat ionisaatioon: alfahiukkanen aiheuttaa ionisaatiota aineessa hyvin tiheästi joten se menettää energiansa pienellä matkalla; säteilyn kantama on pieni. Beetahiukkanen aiheuttaa ioneja suuremmin välimatkoin ja pysähtyy vasta pitemmän matkan kuljettuaan. Massojen erosta johtuu myös erilaiset radat: alfahiukkanen kulkee aineessa lähes suoraviivaisesti, beetahiukkanen "siksak"-rataa.
- Alfahiukkasella on positiivinen, beetahiukkasella negatiivinen varaus.

b) Samankaltaisuuksia:
- Molemmat ovat sähkömagneettista säteilyä (lepomassatonta säteilyä).
- Molemmat ovat suurienergiaista ja läpitunkevaa.
- Molemmat ovat ionisoivaa säteilyä ja siten ihmisen kannalta toisaalta vaarallisia, toisaalta hyödyllisiä esim. säteilyhoidossa.
Erilaisuuksia:
- Säteilyt syntyvät eri tavoin: röntgensäteily syntyy (raskaan) atomin elektronikuorella tai elektronin hidastuessa törmätessään metalliin röntgenputkessa (jarrutussäteily). Gammasäteily muodostuu atomin ytimessä ytimen viritystilan purkautuessa.
- Energia- ja aallonpituusalueet menevät osittain päällekkäin. Gammasäteily voi olla suurienergisempää (lyhytaaltoisempaa).

c) Samankaltaisuuksia:
- Molemmat ovat sähkömagneettista säteilyä.
Erilaisuuksia:
- Hehkulampun valossa on eri aallonpituuksia jatkuvana spektrinä, laser tuottaa vain yhtä aallonpituutta (monokromaattinen eli yksivärinen säteily).
- Hehkulampun lähettämien valoaaltojen vaiheet vaihtelevat satunnaisesti, laserin valo on koherenttia (aalloilla sama vaihe, joten ne vahvistavat toisiaan).
- Hehkulamppu säteilee eri suuntiin, laserista saatavat valonsäteet ovat yhdensuuntaisia.

d) Samankaltaisuuksia:
- Molemmat ovat sähkömagneettista säteilyä.
Erilaisuuksia:
- Aallonpituudet erilaisia, joten reagoivat aineen kanssa eri tavoin.
- Syntyvät eri tavoin: UV-säteily atomin elektronikuoressa, mikroaallot värähtelyputkissa.

 

7. Suomen luonnossa esiintyy mm. seuraavia radioaktiivisia isotooppeja: 14 C (puoliintumisaika 5730 a), 137 Cs (30 a) ja 222 Rn (3,8 d).
a) Selitä käsitteet isotooppi, radioisotooppi ja puoliintumisaika.
b) kuinka pitkän ajan kuluttua 14 C ytimistä on jäljellä 1 / 64 ?

 

[VASTAUS]

a) Isotoopit ovat saman alkuaineen ytimiä, joissa neutronien määrä vaihtelee. Isotoopeilla on siten erilainen massa. Protonien lukumäärä on sama, koska siitä riippuu, mikä alkuaine on kyseessä.

Radioisotooppi on radioaktiivinen alkuaine, jonka ydin hajoaa lähettäen säteilyä.

Radioaktiivinen hajoaminen on tilastollinen ilmiö: aikaa, jonka kuluttua ydin hajoaa, ei voi ennustaa yksittäiselle ytimelle. Puoliintumisaika on aika, jonka kuluttua suuresta joukosta ytimiä puolet on hajonnut.

b) 34380 vuotta.

 

© Otavan Opisto / Olavi Lappalainen

 

 

© 2015 Otavan Opisto