Exam text content

TTY/FYS-1091 Insinöörifysiikka I, 2014 (Paavilainen)
2. välikoe ja tentti 16.05.2014

e Ympyröidyt kysymykset (1, 2, 3, 4, 5) kuuluvat 2. välikokeeseen.

e Neliöidyt kysymykset (3, 4, 5, 6 ja 7) kuuluvat tenttiin.

e Välikokeessa saa käyttää laskinta, mutta se ei saa olla ohjelmoitava!

e Kääntöpuolella kaavoja ja vakioita.

€ Jos olet suorittanut laskuharjoitukset < 2014, merkitse suoritusvuosi nimesi viereen.

(D 1.2 kg jäätä on 07C lämpötilassa styroksista tehdyssä kylmälaukussa, jonka massa on hyvin pieni.
Laukku on tilassa, jonka lämpötila on vakio 20.0*C. Laukun kokonaispinta-ala on 0.87 m? ja seinä-
män paksuus 2.2cm. Styroksin lämmönjohtavuuskerroin on 0.020 W/mK.

a) Laske laukkuun virtaavan lämpövirran suuruus.

b) Laske kauanko menee, kunnes kaikki jää on sulanut. Jään sulamislämpö 3.34-105 J/kg.

c) Laske jään ja huoneen entropian muutokset sulamisen aikana. Onko prosessi reversiibeli vai irre-
versiibeli?

&) Kitaran kieli on 50.0 cm pitkä ja sen massa on 20.0 g. Kieli on kiristetty voimalla 1600N.

a) Laske aaltojen etenemisvauhti kielessä.

b) Kielessä on viritettynä perustaajuutta vastaava seisova aalto (eli 1. normaalimoodi). Tällöin kielen
puolivälissä oleva piste on yksinkertaisessa harmonisessa liikkeessä, jossa amplitudi on 2.5 mm ja
vaihekulma 0. Kirjoita lauseke kielen pisteen paikalle ajan funktiona.

 

(3)] Avaruusalus on kiihdyttämässä suoraan poispäin Maasta. Sen vauhti Maan suhteen on 1120 m/s
ja korkeus Maan pinnasta 8340km. Tällöin aluksesta ammutaan luotain suoraan maasta poispäin.
Laske millä vauhdilla (aluksen suhteen) luotain pitää ampua, jotta Maan gravitaatio ei vedä sitä
takaisin Maahan. Luotaimen massa on 1200 kg.

 

 

A) 1.5 moolia kaksiatomista ideaalikaasua (y = 1.4) on aluksi tilavuudessa 20 litraa. Kaasu laajenee
adiabaattisesti alkulämpötilan ollessa 50*C ja loppulämpötilan 24*C.

a) Laske kaasun tekemä työ prosessissa.

) Laske kaasun lopputilavuus.

 

 

 

(O) Selosta lyhyesti (5-6 riviä/kohta)

a) Selosta, mitä ilman sisältämälle kosteudelle tapahtuu ilman lämpötilan pienentyessä nopeasti
5%C:sta kohti lämpötilaa —1*C. Pohdi asiaa erilaisten suhteellisten kosteuksien kannalta (5*C:ssa).
Mitään lukuarvoja ei tarvitse esittää. Veden kolmoispiste: T' = 273.16 K, p = 610Pa.

b) Bernoullin yhtälön (esitä yhtälö) avulla voidaan kuvata virtaavan fluidin liikettä. Millaisissa
tapauksissa (millainen fluidi ja millainen virtaus) yhtälöä voidaan käyttää ja millaisiin tapauksiin
se ei sovellu?

 

 

  

 

 

 

6 | Kappale, jonka massa on 2.0 kg, liukuu vaakasuoralla tasolla. Aikavälillä 0.0s + 2.0s kappaleen
nopeus ajan funktiona on % = (-2.00m/s3 - £2)% + (3.00m/s — 1.50 m/s? - 1).

a) Laske kappaleen kiihtyvyys ajan hetkellä t = 1.50s.

b) Laske kappaleen paikka ajan hetkellä t = 1.50s, kun kappale on kohdassa (2.00 m)i — (1.00 m)ä
hetkellä t = 0.

 

 

 

 

7 | 1.50 kg massainen kurssikirja laitetaan pöydälle vasten massatonta, vaakasuoraan seinään kiin-
nitettyä jousta, niin että jousi puristuu 0.250 m kasaan. Jousen jousivakio on 250 N /m. Kirja pääste-
tään irti ja se liukuu pöydällä alkuperäisestä paikastaan 0.800 m päähän. Mikä on pöydän ja kirjan
välinen liikekitkakerroin?