Exam text content

FYS-1160 Fysiikka S 2

Tentti 01.02.2010 sähkötekniikan (ja tietoliikenne-elektroniikan) opiskelijoille

1)

Eräs aalto kuvataan funktiolla

 

 

Ylx, 1) =6,50 mm: cos| 27 E -
28,0cm 0,03605

Määritä aallon

2

3)

4)

5)

a) amplitudi,

b) aallonpituus,

e) taajuus,

d) etenemisnopeus,

€) etenemissuunta,

f) aaltoluku. (1 p/kohta)

Lämpöpumppu siirtää lämpöä -2,0 *C lämpötilaisesta maaperästä 22 *C lämpötilassa olevaan
huoneeseen. a) Kuinka suuri on lämpöpumpun tehokerroin, jos lämpöpumppu toimii Carnot'n prosessin
mukaisesti. b) Jos todellinen lämpöpumppu toimii 38 % tehokertoimella Carnot'n lämpöpumppuun
verrattuna, niin kuinka monta joulea lämpöä lämpöpumppu luovuttaa kompressorin tekemää yhden
joulen työtä kohti? (3 p/kohta)

Argon jalokaasu laajenee adiabaattisesti lämpötilan laskiessa 50,0 *C:sta 10,0 *C:een. Kaasua on 0,450
moolia ja sitä voidaan pitää ideaalikaasuna.

a) Piirrä kaasun muutoksen pV-piirros, vertaa isotermiseen muutokseen.

b) Kuinka paljon työtä kaasu tekee?

c) Kuinka suuri on kaasun sisäenergian muutos? R = 8,31 J/(mol K), y = 1,67 tai 1,40 kaasusta riippuen.
Moolilämpö vakiotilavuudessa on verrannollinen kaasun molekyylien vapausasteiden lukumäärään

C,= (5 a) . (2p/kohta)

Monokromaattinen sähkömagneettinen säteily, jonka aallonpituus on X, tulee etäisestä lähteestä ja osuu
kapeaan rakoon. Difraktiokuvio havaitaan 2,50 m etäisyydellä olevalla varjostimella ja kuvion
keskimaksimin leveys on 6,00 mm. Kuinka suuri on raon leveys, jos säteilyn aallonpituus on

a) 500 nm (näkyvää valoa),

b) 50,0 jm (infrapunasäteilyä),

c) 0,500 nm (röntgensäteilyä)? (2p/kohta)

Selvitä sanallisessa muodossa parilla lauseella seuraavat käsitteet:
i. Huygens'in periaate
ii. polaroimaton valo ja valon polarisaattori
iii. vahvistavan interferenssin ehto kahden raon kokeessa (Young)
iv. adiabaattinen muutos
v. aallon poikkeama
vi. isobaarinen muutos (1 p/kohta)

Käännä!
FYS-1160 Fysiikka S 2 (Vulli)

Tentti 15.03.2010

1

Esitä lyhyesti

a) termodynamiikan toisen pääsäännön entropiamuoto,

b) Huygensin periaate. (1 p/kohta)

Vastaa seuraaviin väittämiin oikein tai väärin: (0,5 p/kohta)

c) Rajapinnassa taittunut valo on 100% lineaarisesti polaroitua.

d) Kahden erilämpötilaisen vesimäärän sekoittuessa jäähtyvän veden entropia kasvaa ja lämpenevän entropia
vähenee.

€) Valo tulee vasemmalta linssiin, jolloin linssin oikealla puolella olevan esineen etäisyys on positiivinen.

f) Edellisen linssin oikealla puolella olevan kuvan etäisyys on positiivinen.

g) Jos linssi on kaksoiskovera ja hajottava, niin kummankin pallopinnan säde on negatiivinen.

h) Tähtikaukoputki muodostaa lopullisen kuvan katsojan silmän lähipisteeseen.

i) Kun difraktioraon leveyttä n, niin difraktiokuviokin levenee.

j) Kun kaksoisrakokokeen rakojen välistä etäisyyttä vähennetään, niin interferenssikuvion kirkkaiden viivojen
välinen etäisyys vähenee.

 

2) Muovikalvon taitekerroin on 1,85 ja kalvo kiinnitetään lasin pintaan, jonka taitekerroin on 1,52.
a) Kuinka suuri minimipaksuus kalvolla on oltava 550 nm valolle, jotta kalvon heijastus olisi suurin mahdollinen
ja siten tilaan pääsisi mahdollisimman vähän kyseistä aallonpituutta Auringon säteilystä.
b) Mitkä näkyvät aallonpituudet saisivat vahvistavan interferenssin edellisen kalvon läpäisyssä.

3) Langan värähtelevän osan massa on 40,0 g ja langan kiinnityspisteiden väli on 80,0 cm. Lanka
värähtelee perustaajuudella 60,0 Hz ja kupujen amplitudi on 0,300 cm.
a) Laske poikittaisten aaltojen etenemisnopeus langassa.
b) Laske lankaa jännittävä voima. c) Laske langan osan suurin poikittaisnopeus ja poikittaiskiihtyvyys.
4) Yksiatominen ideaalikaasu laajenee hitaasti kaksinkertaiseen tilavuuteen tehden 300,0 J työtä samalla. Laske
kaasun saama lämpö ja sisäenergian muutos, jos kaasun termodynaaminen muutos on
a) isoterminen,
b) adiabaattinen ja
c) isobaarinen.
Miten edellisten kohtien vastaukset muuttuisivat, jos kaasu olisikin 2-atomista?

 

5) Lämpöpumppu siirtää lämpöä -2,0 *C lämpötilaisesta maaperästä 22 *C lämpötilassa olevaan huoneeseen.
a) Kuinka suuri on lämpöpumpun tehokerroin, jos lämpöpumppu toimii Carnot'n prosessin mukaisesti.
b) Jos todellinen lämpöpumppu toimii 38 % tehokertoimella Carnot'n lämpöpumppuun verrattuna, niin kuinka
monta joulea lämpöä lämpöpumppu luovuttaa kompressorin tekemää yhden joulen työtä kohti? (3 p/kohta)

Käännä!
FYS-1160 Fysiikka S 2

1

1)

2

3)

4)

5)

välikoe 02.11.2009, katso myös kääntöpuoli

Selvitä sanallisesti seuraavat käsitteet
a. Kolmoispiste (triple point)
b. Kriittinen piste (critical point)
c. Adiabaattinen muutos (adiabatic process)
d. Iskuaalto (shock wave)
e. Hiukkasamplitudi (displacement amplitude)
f. Kaasun tai nesteen sisäenergia (internal energy)

Urheiluauto S ja henkilöauto L liikkuvat samaan suuntaan suoralla tiellä.
Urheiluauto S on juuri ohittanut henkilöauton L vakionopeudella ja L:stä kuullaan
S:n äänimerkin taajuus 300,0 Hz taajuutena 277,0 Hz. Äänennopeus on 344 m/s.
a. Laske S:n vauhti, kun L liikkuu vauhdilla 15,0 m/s ja ilma on tyyni.
b. Minkä taajuuden autosta L voi kuulla juuri ennen ohitusta, kun L:n vauhti
on 15,0 m/s, S:n vauhti on 33,0 m/s, äänimerkin taajuus 300,0 Hz ja
äänennopeus edelleen 344 m/s. Ilma on tyyni.

Ihmisen keuhkot lämmittävät sisäänhengitetyn kylmän ilman kehon lämpötilaan
ja päästävät lämmitetyn ilman ulkoilmaan takaisin. Tämä on yksi kehon
jäähtymiseen vaikuttava tekijä.

a) Olkoon kylmän hengitetyn ilman lämpötila - 20 *C, kehon lämpötila 37 *C,
hengityksessä keuhkoissa käynyt ilmatilavuus 0,5 litraa, ilman
ominaislämpökapasiteetti 1020 J/(kg K) ja ilman tiheys 1,3 kg/m . Laske yhden
hengityksen aikana kehosta poistuva lämpömäärä.

b) Kuinka paljon lämpöä kehosta poistuu tunnissa, jos hengityskertoja on 20
minuutissa?

Laboratoriossa voidaan helposti saada absoluuttipaine 2,00-10* Pa tyhjiöastiaan
sopivien pumppujen avulla.

a) Laske 3,00 litran tilavuudessa olevan N, kaasun massa 2,00-10* Pa paineessa
ja lämpötilassa 22 <.

b) Kuinka monta N, molekyyliä on tuossa 3,00 litran tilavuudessa, kun typen
moolimassa on 28,0 g/mol ja Avogadron luku on 6,022-10*1/mol.

c) Mitä muita kaasuja astiaan jää paineeseen 2,00-10* Pa pumppaamisen
jälkeen?

0,450 mol Ar kaasua laajenee adiabaattisesti, jolloin kaasun lämpötila laskee
+50,0 *C:stä +10,0 *C lämpötilaan. Argonia (Ar) voidaan pitää tässä
ideaalikaasuna.

a) Piirrä muutoksen pV-piirros käyttäen apuna +50,0 *C ja +10,0 *C isotermejä.
b) Paljonko työtä Ar kaasu tekee laajennuksessa?

c) Kuinka suuri on Ar kaasun sisäenergian muutos em. prosessissa?

R =38,31 J/(mol K)
1)

2

3)

4)

5

FYS-1160 Fysiikka S I[
Tentti 02.03.2009

Eräs aalto kuvataan yhtälöllä

x(y,f)=13,50 mm-cos| 27 VIII ||
28,0cm 0,0360s

 

Määritä aallon

a) amplitudi,

b) aallonpituus,

o) taajuus,

d) etenemisnopeus,

e) etenemissuunta,

f) aaltoluku. (1 p/kohta)

Määrittele parilla lauseella, sanallisessa muodossa seuraavat käsitteet:
adiabaattinen muutos

äänen intensiteettitaso

isobaarinen muutos (1 p/kohta)

Huygens'in periaate

paraksiaalisäde

koherentit valonlähteet

moarop

Argon jalokaasu laajenee adiabaattisesti lämpötilan laskiessa 50,0 *C:sta 10,0 *C:een. Kaasua on
0,450 moolia ja sitä voidaan pitää ideaalikaasuna.

a) Piirrä kaasun muutoksen pV-piirros, vertaa isotermiseen muutokseen.

b) Kuinka paljon työtä kaasu tekee?

c) Kuinka suuri on kaasun sisäenergian muutos? R = 8,31 J/(mol K), y = 1,67 tai 1,40 kaasusta
riippuen. Moolilämpö vakiotilavuudessa on verrannollinen kaasun molekyylien vapausteiden

än C, </(3r) - (2p/kohta)

a) Hahmottele sellaiset ohuet linssit, joiden ensimmäinen rajapinta on kupera ja toinen rajapinta
kovera. Rajapintojen kaarevuussäteet ovat 4,00 cm ja 8,00 cm itseisarvoltaan. Mikä tai mitkä
linssit ovat kokoavia ja mitkä hajottavia? (3 p)

b) Laske kunkin linssin polttoväli, jos linssit on tehty lasista, jonka taitekerroin on 1,60. (3 p)

  

lukumää!

Kuinka ohut on ohuin ei-heijastava pinnoite (n = 1,42), lasin (n = 1,52) päällä, jolle tapahtuu
heikentävä interferenssi punaisen valon (650 nm) heijastuksessa? Mille aallonpituudelle em.
kalvo antaisi maksimiheijastuksen? Onko tämä aallonpituus näkyvää valoa?

Käännä!
FYS-1160 Fysiikka S 2

Tentti 19.01.09 sähkötekniikan ja tietoliikenne-elektroniikan opiskelijoille

Katso myös kääntöpuoli

1)

2

3)

4)

5)

Johda ideaalikaasun adiabaattisen muutoksen aikana tehdylle työlle lauseke
a) lämpötilan funktiona,
b) paineen ja tilavuuden funktiona. (3 p/kohta)

a) Esitä ja perustele Youngin kaksoisrakokokeen interferenssiminimin ehto.

b) Esittele ja perustele yhden raon difraktiossa difraktiominimien ehto.

c) Jos kahden raon difraktiossa rakojen välinen etäisyys on d, rakojen leveys a ja d/a
=3, niin hahmottele difraktiokuvio keskimaksimista 2. difraktiominimiin saakka.

2 p/kohta

Yksi kilogramma vettä lämmitetään lämpötilasta 0,00'C lämpötilaan 100,0'C.
Laske veden entropian muutos, kun veden ominaislämpökapasiteetti voidaan olettaa
vakioksi 4190 J/(kg K) ko. lämpötilavälillä.

Kuinka entropia muuttuu veden jäähtyessä takaisin alkulämpötilaansa?

Teräslanka on 1,50 m pitkä ja se on jännitetty kahden tuen väliin niin, että langassa
etenevien poikittaisten aaltojen etenemisnopeus on 48,0 m/s.

a) Laske perustaajuus ja sitä vastaava aallonpituus.

b) Kuinka suuri on toisen yliäänen taajuus ja vastaava aallonpituus?

c) Laske vielä neljännen harmonisen aallon taajuus ja vastaava aallonpituus. 2
p/kohta

Pitkän lasisauvan (n=1,52) toinen pää on hiottu 2,00 cm säteiseksi palloksi ja sauva
on upotettu veteen (n=1,33). Esine on sijoitettu sauvan ulkopuolelle veteen sauvan
akselille 8,00 cm pallopinnan huippupisteen eteen.

a) Laske esineen kuvan paikka (4 p) ja

b) sivuttaissuurennos (2 p).
FYS-1160 Fysiikka S 2

2.

välikoe 24.11.08, katso myös kääntöpuoli

Välikokeessa tehtävät 1-5, tentissä tehtävät 3-7, kumpaankin voi vastata!
Merkkaa paperiisi, mihin kokeeseen vastaat!

1)

2

3)

4)

5)

6)

7)

Carnot'n jäähdytinprosessi toimii lämpötiloissa 45,0 *C ja 5,00 € olevien lä npösäiliöiden
välillä. a) Kullakin kierroksella jäähdytin ottaa lämmön 415 J jäähdytettävästä Kohteesta.
Paljonko prosessi luovuttaa lämpöä kierroksella? b) Jos prosessi pyörii 765 kierrostä'mimäutissa,
kuinka suuri on jäähdyttimen pyörittämiseen tarvittava teho? c) Kuinka suuri on jähdyttimen
tehokerroin? 2p/kohta

Kolme peräkkäistä polarisaatiosuodinta on asetettu niin, että toisen suotimen polarisaatioakseli
muodostaa kulman 23,0* ja kolmannen 62,0* ensimmäisen polarisaatioakseliin nähden. Jos
ensimmäiseen suotimeen tulee polaroimatonta valoa, niin kolmannesta suotimesta saatu valon
intensiteetti on 75,0 W/cnr". a) Kuinka suuri on suotimista läpimenneen valon intensiteetti, jos
keskimmäinen suodin poistetaan? Tulevan valon intensiteetti pysyy samana. b) Kuinka suuri on
läpimenneen valon intensiteetti, jos kolmannen suotimen polarisaatioakseli kierretään kulmaan
90,0? ensimmäiseen suotimeen nähden. Kaikki kolme suodinta on mukana tässä. 3 p/kohta

Koveran pallopeilin on muodostettava kuva lampun hehkulangasta 8,00 m päässä peilistä
olevalle valkokankaalle. Hehkulanka on 6,00 mm pitkä ja hehkulangan kuva 36,0 cm pitkä. a)
Kuinka etäällä pallopeilin edessä hehkulangan on oltava? b) Kuinka suuri on pallopeilin
kaarevuussäde? c) Piirrä kuva muodostuminen em. pallopeilin tapauksessa. 2 p/kohta

a) Esitä ja perustele Youngin kaksoisrakokokeen interferenssiminimin ehto. b) Esittele ja
perustele yhden raon difraktiossa difraktiominimien ehto. c) Jos kahden raon difraktiossa rakojen
välinen etäisyys on d, rakojen leveys a ja d/a = 3, niin hahmottele difraktiokuvio
keskimaksimista 2. difraktiominimiin saakka. 2 p/kohta

0,360 mm leveää rakoa valaistaan yhdensuuntaisella 540 nm kohtisuoralla valolla.
Difraktiokuvio havaitaan 1,20 m päässä olevalla varjostimella. Keskimaksimin intensiteetti on 19.
a) Kuinka suuri on etäisyys keskimaksimin keskeltä 1. minimiin? b) Laske etäisyys
keskimaksimista sellaiseen varjostimen kohtaan, jossa intentiteetti on puolet keskimaksimin
intensiteetistä. c) Vertaa keskimaksimin ja sivumaksimien leveyttä. 2 p/kohta

Kitaran kieli värähtelee perustaajuudellaan, solmu kummassakin kielen päässä. Kielen
värähtelevän osan pituus on 0,386 m. Kielen osan maksimikiihtyvyys (hiukkaskiihtyvyys)
värähtelevän osan puolivälissä on 8,40-10* m/s? ja suurin poikittaisnopeus on 3,80 m/s. a) Laske
seisovan aallon amplitudi kielessä. b) Kuinka suuri etenemisnopeus kielessä olevilla
poikittaisilla aalloilla on? 3 p/kohta

Eräässä kaasusylinterissä on vakiopaine 230 kPa ja kaasu jäähdytetään ja puristetaan
tilavuudesta 1,70 m” tilavuuteen 1,20 m”. Kaasun sisäenergia vähenee tällöin 140 kJ. a) Laske
kaasuun tehty työ. b) Laske siirtyvän lämmön itseisarvo ja ilmoita lämmön virtaussuunta. c)
Onko väliä, onko kaasu ideaalinen vaiko ei? Miksi on tai miksi ei ole väliä? 2p/kohta
 

FYS-1160 Fysiikka S 2 i G,
1. välikoe 20.10.08, katso myös kääntöpuoli (a

1) Kalastaja havaitsee veneensä liikkuvan ylös ja alas aallokossa. Ajassa 2,5:s vene 7
siirtyy aallon pohjalta aallon harjalle, joka vastaa 0,62 m pystysuoraa siirtymää.
Kalastaja mittaa aallon vierekkäisten harjojen etäisyydeksi 6,00 m. a) Laske
aaltojen etenemisnopeus (1 p). b) Kuinka suuri on aaltojen amplitudi? (2 p) ce) 031 005 =
Kirjoita veden aallon yhtälö, kun aalto etenee +X-suuntaan. (3 p) -

 

 

2) a) Pitkittäinen aalto etenee vesitäytteisessä putkessa taajuudella 3400 Hz ja 2 |2:]0 JA
intensiteetillä 3,00 4 W/m. Laske aallon amplitudi ja aallonpituus, kun veden 1 22
tiheys on 1000 kg/m? ja puristusmoduli 2,78-70? Pa. (2 p) b) Jos putki on täytetty (2710 m
ilmalla, paine 100,0 kPa ja tiheys 1,20 kg/m?, niin kuinka suuri hiukkasamplitudi
ja aallonpituus on samantaajuisilla ja saman intensiteetin pitkittäisillä aalloilla
kuin a) kohdassa? (2 p) c) Miksi hiukkasamplitudien suhde eroaa niin paljon
ykkösestä? (2 p)

3) Tutkija määrittää tuntemattoman nesteen ominaislämpökapasiteettia laittamalla n 8
lämpöä tuottavan sähkövastuksen nesteeseen. Sähköenergiaa virtaa nesteeseen
120 s ajan vakioteholla 65,0 W. Nestemäärän massa on 0,780 kg ja nesteen
lämpötila nousee lämmityksen aikana 78,55 *C:sta 22,54 *C:een. a) Laske nesteen
ominaislämpökapasiteetti tällä lämpötilavälillä olettaen, että nestettä sisältävään
astiaan ja ympäristöön virtaava lämpö on erittäin vähäinen. (4 p) b) Olettaen, että
lämpöä kuitenkin karkaa astiaan ja ympäristöön, arvioi a) kohdan määrityksen
tulosta. Antaako määritys liian suuren vaiko liian pienen arvon
ominaislämpökapasiteetille? Perustele! (2 p)

4) Johda ideaalikaasun adiabaattisen muutoksen aikana tehdylle työlle lauseke a)
lämpötilan funktiona, b) paineen ja tilavuuden funktiona. (3 p/kohta)

5) Kolme moolia 2 atomista ideaalikaasua suorittaa kiertoprosessin abc oheisen
kuvan mukaisesti. Muutos cb on adiabaattinen. Kaasun lämpötila tiloissa a, c, ja b
on vastaavasti 300 K, 492 K ja 600 K. Laske kaasun tekemä kokonaistyö yhdellä
kierroksella. (6 p) R = 8,31 J/(mol K)

 
 

FYS-1160 Fysiikka S 2,

Tentti 07.01.08 S- ja TLE- opiskelijoille

1) Määrittele parilla lauseella, sana/lisessa muodossa seuraavat käsitteet:
a) adiabaattinen muutos
b) aallon poikkeama
c) isoterminen muutos
d) Huygens'in periaate
€) polaroimaton valo ja valon polarisaattori
f) vahvistavan interferenssin ehto kahden raon kokeessa (Young) (1 /kohta)

2) Moottorin ahdin (turbocharger) ja välijäähdytin (intercooler) lisäävät moottorin
tehoa, joka on suoraan verrannollinen sylinteriin viedyn ilman massaan. Sylinterin
ilma reagoi polttoaineen kanssa palamisessa. Ahdin puristaa ilmaa adiabaattisesti,
jolloin lämpötila nousee. Kun välijäähdytin jäähdyttää ilman, niin ilman tiheys
kasvaa vakiopaineessa. Olkoon ahtimeen tulevan ilman paine 101 kPa, lämpötila 15
%C ja tiheys 1,215 kg/m". Ahdin puristaa ilman paineeseen 135 kPa ja välijäähdytin
laskee lämpötilan alkuperäiseen 15 *C:een. a) Tee pV-piirros em. muutoksista
(puristus ja jäähdytys) (2 p). b) Olkoon sylinterin tilavuus 575 cm”. Kuinka suuri
ilmamassa saadaan paineessa 135 kPa sylinteriin ahtimen ja välijäähdyttimen
kautta? Vertaa näin saatavaa tehonlisää saman moottorin tehoon ilman ahdinta ja
välijäähdytintä, joka siis ottaa 101 kPa paineista ja 15 *C lämpöistä ilmaa suoraan
sylinteriin. (4 p) M=28,8 g/mol, R=8,31 J/(mol K), ilman adiabaattivakio 1,40

 

  

3) a) Hahmottele sellaiset ohuet linssit, joiden ensimmäinen rajapinta on kupera ja
toinen rajapinta kovera. Rajapintojen kaarevuussäteet ovat 4,00 cm ja 8,00 cm
itseisarvoltaan. Mikä tai mitkä linssit ovat kokoavia ja mitkä hajottavia? (3 p)

b) Laske kunkin linssin polttoväli, jos linssit on tehty lasista, jonka taitekerroin on
1,60. (3 p)

4) Kuinka ohut on ohuin ei-heijastava pinnoite (n = 1,42), lasin (n = 1,52) päällä, jolle
tapahtuu heikentävä interferenssi punaisen valon (650 nm) heijastuksessa?
Mille aallonpituudelle em. kalvo antaisi maksimiheijastuksen?
Onko tämä aallonpituus näkyvää valoa?

5) Langan värähtelevän osan massa on 40,0 g ja langan kiinnityspisteiden väli on 80,0
cm. Lanka värähtelee perustaajuudella 60,0 Hz ja kupujen amplitudi on 0,300 cm.
a) Laske poikittaisten aaltojen etenemisnopeus langassa. b) Laske lankaa jännittävä
voima. c) Laske langan osan suurin poikittaisnopeus ja poikittaiskiihtyvyys.

Käännä!
 

TEN A 2 VALIKOG

FYS-1160 Fysiikka S 2 27 /1.200%

Merkkaa vastauspaperisi yläreunaan, osallistutko välikokeeseen(VK) vai tenttiin(T) vai molempiin
(VK+T)

2. välikoe (tehtävät 1-5) 27.11.07 sähkötekniikan ja tietoliikenne-elektroniikan opiskelijoille

Tentti: tehtävät 2, 3, 5, 6, 7

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

Carnot'n periaatteella toimiva laite saa 5,00 kJ lämpöä kohteesta, joka on lämpötilassa -10,0 *C.
Kuinka paljon työtä tehdään, jos laite poistaa lämpöä ympäristöön, jonka lämpötila on a) 25,0 C,
b) 0,0 *C, c) -25,0 *C. Ilmoita kussakin kohdassa, toimiiko laite lämpökoneena, jäähdyttimenä vai
lämpöpumppuna ja laske vastaava hyötysuhde tai tehokerroin. Kiinnitä erityistä huomiota
suureiden etumerkkiin! (2 p/kohta)

Esineen korkeus on 8,00 cm ja esine on 12,0 cm vasemmalle kokoavasta linssistä, jonka polttoväli
on 8,00 cm. Toisen kokoavan linssin polttoväli on 6,00 cm ja tämä linssi on sijoitettu 36,0 cm
oikealle ensimmäisestä linssistä. Molemmilla linsseillä on sama optinen akseli ja linssit on ohuita.
a) Konstruoi esineen lopullinen kuva pääsäteiden avulla linssisysteemissä. (2 p) b) Laske lopullisen
kuvan paikka, kuvan koko ja kuvan kokonaissuurennos. (4 p)

Aallonpituuden 2. valo on taajuudeltaan f ja valo läpäisee a levyisen raon kohtisuorasti raon tasoa
vastaan. Difraktiokuvio havaitaan etäisyydellä x olevalla varjostimella. Mikä seuraavista vähentää
keskimaksimin leveyttä ? a) Raon kaventaminen, b) valon taajuuden vähentäminen, c) valon
aallonpituuden lyhentäminen, d) varjostimen etäisyyden lyhentäminen. Perustele vastauksesi
kussakin kohdassa. (1,5 p/kohta)

Saippuakuplan seinämän taitekerroin on jokseenkin saman suuruinen kuin veden taitekerroin 1,33
(4/3). Kuplan sisä- ja ulkopuolella on ilmaa. a) Mikä ilmassa oleva näkyvän valon aallonpituus
heijastuu kuplasta voimakkaimmin, jos kuplan seinämä on 290 nm paksu? Mitähän väriä tämä
vastaisi, kun sinisen valon aallonpituusalue on 440-480 nm ja keltaisen 560-590 nm? (4 p) b)
Selitä, miksi puhallettava saippuakupla näyttää mustalta juuri ennen puhkeamista? (2 p)

Selvitä lyhyesti lauseella tai parilla, mitä tarkoitetaan
a) väliaineen dispersiolla

b) koherentilla valolla

c) lineaarisesti polaroidulla valolla

d) lämpöpumpun tehokertoimella

€) valekuvalla

f) Huygens'in periaatteella. (1 p/kohta)

Suihkulentokone lentää nopeudella 1,70 Machia vakio lentokorkeudella 950 m. a) Kuinka suuri on
iskuaallon kartion aukeamakulma? b) Kuinka kauan aikaa ylityksen jälkeen kuulet iskuaallon maan
pinnalla. Äänennopeus 340 m/s voidaan olettaa vakioksi eri korkeuksilla. c) Millaisella alueella
maan pinnalla iskuaalto havaitaan samanaikaisesti? Missä muualla?

Yksinkertainen harmoninen värähtelijä kohdassa x = 0 synnyttää poikittaisia aaltoja jännitettyyn
vaakasuoraan lankaan. Pystysuoran värähtelyn taajuus on 40,0 Hz ja amplitudi 3,00 cm. Langan
lineaarinen tiheys on 50,0 g/m ja jännittävä voima 5,00 N. a) Määritä aallon etenemisnopeus. b)
Kirjoita aallon yhtälö y(x,1). Oleta, että värähtelijä on korkeimmassa asemassaan hetkellä 1 = 0. c)
Laske langan hiukkasten suurin kiihtyvyys.

KUN N Vo
 

FYS-1160 Fysiikka S 2
1. välikoe 19.10.07 sähkötekniikan ja tietoliikenne-elektroniikan opiskelijoille

1) Eräs aalto kuvataan funktiolla

 

 

10:0=650mmco|2x| v 4 )
28,0cm 0,0360s
Määritä aallon

a) amplitudi,

b) aallonpituus,

c) taajuus,

d) etenemisnopeus,

e) etenemissuunta,

£) aaltoluku. (1 p/kohta)

2) Trumpetin ääni etenee tasaisesti kaikkiin suuntiin +20 *C ilmassa. Etäisyydellä 5,00
m trumpetin äänen intensiteettitaso on 52,0 dB. Taajuus on 587 Hz. a) Kuinka suuri
paineamplitudi on kyseisessä kohdassa? b) Kuinka suuri on hiukkasamplitudi
edellisessä paikassa? c) Millä etäisyydellä äänen intensiteettitaso on 30,0 dB? (2
p/kohta)

3) Krypton jalokaasu laajenee adiabaattisesti lämpötilan laskiessa 60,0 *C:sta -10,0
%C:een. Kaasua on 0,450 moolia ja sitä voidaan pitää ideaalikaasuna.

a) Piirrä kaasun muutoksen pV-piirros, piirrä myös isotermit 60,0 *C ja -10,0 €.

b) Kuinka paljon työtä kaasu tekee?

c) Kuinka suuri on kaasun sisäenergian muutos? R = 8,31 J/(mol K), y = 1,67 tai 1,40
kaasusta riippuen. Moolilämpö vakiotilavuudessa on verrannollinen kaasun

molekyylien vapausteiden f lukumäärään C, = f| (3) - (2p/kohta)

4) Johda ideaalikaasun äärellisessä isotermisessä laajennuksessa tekemä työ
käyttämällä hyväksi työn määritelmää dW =p-dV ja ideaalikaasun yhtälöä pV=nRT.
(6 p)

5) Ilmapumpun pituus on 0,250 m ja sillä pumpataan ilmaa normaalipaineesta 101 kPa

suureen säiliöön (ilmarengas), jossa on 420,0 kPa paine. Ilmalle on C, =20,8——.4)

Mäntä alkaa liikkeensä, kun pumpun tilavuus on suurimmillaan. Kuinka pitkälle
männän pitää liikkua, että ilma alkaa virrata venttiilin läpi renkaaseen/säiliöön. Puristus
oletetaan adiabaattiseksi. b) Jos ilman lämpötila ennen puristusta on 27 *C, niin kuinka
korkea lämpötila puristetulla ilmalla on pumpussa? c) Kuinka paljon työtä
pumppu/mäntä tekee siirtäessään 20,0 mol ilmaa säiliöön? (2 p/kohta)

Käännä!