fysiikan valintakokeet helsingin yliopistossa syksyll 1971

tasan α-hiukkasten kesken, jotka siis saavat liike-energianE α = 1 2 (M Be – 2M He )c 2 = 1 2 [(8,005308 u – 2·4,002604 u)·(1,66·10–27 kg/u)]· (3,00·10 8 m/s) 2 =≈ 7,46 . 10 –15 J ≈ 46,6 keV.4. tehtävässä on ymmärrettävä sähköenergian käyttöön ja lämpöoppiin liittyvät peruskäsitteet:a) Merkinnät ilmaisevat, että sulake kestää enintään tehonP = UI = (220 V)·(20 A) = 4,4 kW ,joka on samalla hankittavan lieden tehon ehdoton yläraja.b) Merkitään:– sähkölevyn kuluttama teho P– kuumennuksen hyötysuhde η ja kesto t 1– veden massa m, ominaislämpökapasiteetti c ja lämpötilan nousu ∆T .Kuumennukseen (= hyödyksi) käytetty osa sähköenergiaa on sama kuin veden kuumentamiseentarvittava lämpöenergia eli tehon, hyötysuhteen ja ominaislämpökapasiteetin määritelmien mukaanηPt 1 = cm∆T , josta hyötysuhteeksi saadaanη =cm∆tPt1=(4,19 kJ/kgK) ⋅(1 kg) ⋅(90 K)(1000 W) ⋅11 ⋅(60 s)≈ 0,57 .c) Merkitään kiehumisen kesto t 2 ja veden ominaishöyrystymislämpö h.Veden kiehuttamiseen käytetty energia on sama höyrystymisen vaatima energia eliηPt 2 = hm, JOSTA kuiviin kiehumisen ajaksi saadaant 2 =hm (2250 kJ/kg) ⋅(1 kg)≈ηP 0,57 ⋅(1000 J/s)≈ 3940 s .d) Kaikkiaan hukkaan kulutettu sähköenergia onE = P(t 1 + t 2 ) ≈(11⋅60 + 3940) s(1, 0 kW) ⋅ ≈ 1,278 kWh , josta unohduksen hinnaksi tulee3600 s/h(1,278 kWh)·(10 p/kWH) ≈ 13 penniä.5. tehtävä on geometrisen optiikan piiriin kuuluva voimakkaasti idealisoitu käytännön ongelma.Käytetään Gaussin linssiyhtälöä muodossa 1 + 1 = 1 , jolloin suoraan mitattavat todellisen esineenja todellisen kuvan etäisyydet ovat fysikaalisen luonteensa mukaisestia b fpositiiviset.a) Kuvattava esine kaukana: a l = ∞, b l = f = 9,0 cm .a2fEsine mahdollisimman lähellä: a 2 = 120 cm, b 2 =a − fObjektiivin säätövaran pitää siis olla b 1 ↔ b 2 , ∆b = 0,73 cm .2(120 cm) ⋅(9,0 cm)=111 cm≈ 9,73 cm

maata tiheämmäksi tai harvemmaksi. On syytä korostaa, etteivät kysymyksessä ole poikkeustapaukset– niihin tuskin kannattaisi kiinnittää huomiota –, vaan tällainen vieraantuminen todellisuudestaoli tässä kokeessa leimaa-antava piirre.Numeerisiin virheisiin ei arvostelussa kiinnitetty huomiota, ellei tulos niiden johdosta muodostunutmielettömäksi. Vain tehtävän 4a kertolasku vaadittiin oikein suoritetuksi. Vähänkin mielekkäisiinlikimääräistyksiin suhtauduttiin suopeasti, esimerkkinä vaikkapa useilla esiintynyt yritysyksinkertaistaa laskuja korvaamalla symmetrisen liikkeen ylittävä kuulan lentoradan osa suoralla.joka ymmärrettävästikään ei vaikuta paljon lopputuloksiin.Vuoden 1972 valintakokeen kautta on jälleen päätetty ottaa 700 uutta opiskelijaa matematiikan,fysiikan ja kemian opintosuunnalle. Päätöksen mukaan tähän lukuun eivät sisälly suoraan hyväksyttävät,joten tänä vuonna pääsy on otaksuttavasti viimevuotista helpompaa. Pyrkijöiden saattaisi kuitenkinolla hyvä harkita, millainen valmistautuminen on tarkoituksenmukaista. Fysiikka ja kemiaantavat yhtä arvokkaita pisteitä kuin matematiikkakin, huolimatta siitä että ne ovat koulussa aivantoisarvoisessa asemassa. Ja ainakin nyt esitellyssä kokeessa olisi pieni fysiikan ennakkoharrastustehnyt helpoksi selvänkin piste-eron saavuttamisen keskimääräiseen tasoon verrattuna.* * *