Munkafüzet...Munkafüzet – Fizika, 12. évfolyam – 5 – vagy ha a helyzet megkívánja, haladéktalanul hívjunk mentőt. Egyér-telmű utasításokkal szabjunk feladatot a tanulók

A természettudományos oktatás komp-

lex megújítása a Révai Miklós Gimnázi-

umban és Kollégiumban”

Munkafüzet

FIZIKA

12. évfolyam

Juhász Zoltán

TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031

TARTALOMJEGYZÉK

Bevezetés ........................................................................................ 3

A laboratórium munka és balesetvédelmi szabályzata ............................ 4

1. Ütközések ............................................................................... 6

2. Tehetetlenségi nyomaték ......................................................... 12

3. Perdület ................................................................................ 16

4. Mechanikai energia ................................................................. 21

5. Gáztörvények ......................................................................... 26

6. Felületi feszültség ................................................................... 31

7. Hőtan ................................................................................... 36

8. Csillapodó rezgőmozgás, Kényszerrezgés, Rezonancia ................. 40

9. Mechanikai hullámok ............................................................... 45

10. Van de Graaff – generátor ....................................................... 50

11. Potenciál ............................................................................... 54

12. Az ellenállás hőmérsékletfüggése ............................................. 59

13. Áramforrások ......................................................................... 65

14. Lorentz erő ............................................................................ 69

15. Váltakozó áram ...................................................................... 73

16. LED ...................................................................................... 78

17. Napelemek ............................................................................ 82

18. Az anyag hullámtermészete ..................................................... 87

19. Csillagászat ........................................................................... 91

20. Statisztikus fizika ................................................................... 96

Fogalomtár .................................................................................. 101

Források ...................................................................................... 104

Munkafüzet – Fizika, 12. évfolyam

– 3 –

BEVEZETÉS

Kedves Diákok!

Régen született már olyan fizika könyv, amely kifejezetten a kísérleteket

helyezi a középpontba, s azokon keresztül mutatja be a fizika csodálatos

világát. A Révai Miklós Gimnázium laboratóriumában minden feltétel adott

ahhoz, hogy ne csak tanuljuk, hanem átéljük, s igazán megszeressük azt.

Így saját tapasztalataink révén nyerjünk új ismereteket, s ez által kiala-

kuljon, ill. elmélyüljön a természettudományos gondolkodásmódunk. Eh-

hez nyújt segítséget a TÁMOP 3.1.3 pályázat keretében megjelent sorozat,

amely a teljes általános és középiskolás fizika anyagot lefedi, a kezdetek-

től az érettségiig.

A sorozat 12. évfolyamosoknak szóló része, már kifejezetten a faktos, ér-

deklődő diákoknak szól, néha különleges problémákat feszegetve, kedv-

csinálandó a kutató munkához. Mindazonáltal egy-egy kísérlet elvégzése

és megértése nem igényel több ismeretet, mint ami a középiskolában

megszerezhető.

A munkafüzet egy-egy fejezete egy-egy érdekesebb témát jár körbe, fele-

leveníti a kísérletekhez kapcsolódó elméleti ismereteket, és mérési gya-

korlatokat tartalmaz.

Jó munkát, kellemes időtöltést!

A szerző


– 4 –

A LABORATÓRIUM MUNKA ÉS BALESETVÉDELMI

SZABÁLYZATA

1. A laboratóriumban a tanuló csak tanári felügyelet mellett tartózkodhat

és dolgozhat. Annak területére csak engedéllyel léphet be és azt csak

engedéllyel hagyhatja el.

2. A kabátokat, táskákat és egyéb felszerelési tárgyakat a ruhatári rész-

ben (az előtérben) kell elhelyezni, a laboratóriumba csak a munkához

szükséges eszközöket szabad bevinni.

3. A laboratóriumi munka során köpeny használata kötelező! Szükség

esetén, ha a gyakorlat előírja, védőszemüveget és védőkesztyűt kell

viselni.

4. A kísérletek megvalósítása előtt győződjünk meg róla, hogy az alkal-

mazott eszközök, demonstrációs anyagok nem sérültek, rongálódtak-

e. Hiba esetén értesítsük a laboratórium személyzetét.

5. A kísérleti eszközöket, anyagokat, csak és kizárólag rendeltetésszerű-

en, kellő körültekintéssel használjuk!

6. A kísérlet megkezdése előtt, a foglalkozást vezető tanár, ismerteti a

végrehajtandó feladatot, és a végrehajtás főbb mozzanatait. Továbbá

külön felhívja a tanulók figyelmét az esetleges veszélyforrásokra!

7. A balesetek és az anyagi kár megelőzése érdekében a kísérleteket

gondosan, a leírtaknak megfelelően hajtsuk végre.

8. Munkánk során a laboratóriumban tartózkodók testi épségét, illetve

azok munkájának sikerét ne veszélyeztessük! A kísérleti munka elen-

gedhetetlen feltétele a rend és fegyelem.

9. A sérülések, balesetek elkerülése érdekében a foglalkozást vezető ta-

nár folyamatosan nyomon követi a kísérletek előkészítését és végre-

hajtásának menetét. Bármilyen gond, probléma esetén, azonnal jelez-

zünk neki!

10. Az érdemi munka befejeztével gondoskodjuk róla, hogy az eszközöket

a kiindulási állapotnak megfelelően tisztán és rendben hagyjuk hátra.

A szabálytalanul tárolt eszközök balesetet okozhatnak, illetve károsod-

hatnak.

11. A laboratóriumból történő távozást megelőzően győződjünk meg róla,

hogy a helyiségben tűz-, balesetveszélyes helyzetet nem hagyunk hát-

ra. A laboratórium működési rendjének megfelelően hajtsuk végre az

áramtalanítást.

12. Baleset esetén a lehető leggyorsabban mérjük fel a sérülés, illetve sé-

rülések mértékét, kezdjük meg a sérültek ellátását. Amennyiben úgy

ítéljük meg, kérjük az iskola egészségügyi személyzetének segítségét,


– 5 –

vagy ha a helyzet megkívánja, haladéktalanul hívjunk mentőt. Egyér-

telmű utasításokkal szabjunk feladatot a tanulók tevékenységét illető-

en, elkerülve ezzel a további balesetek bekövetkezését, illetve az eset-

leges anyagi károk gyarapodását.

13. A fizikai kísérletek leggyakoribb veszélyforrása az elektromos áram.

Baleset esetén meg kell bizonyosodni arról, hogy a sérült nincs már

feszültség alatt. A baleset helyén elsődleges feladat a kapcsolótáblán

lévő főkapcsoló lekapcsolása!

14. Az elektromos balesetek elkerülhetők, ha betartjuk és betartatjuk az

érintésvédelmi szabályokat! A hallgatói áramkörök minden esetben fe-

szültségmentes állapotban kerüljenek összeállításra, azt követően csak

ellenőrzés után, és engedéllyel kössék rá a tápfeszültséget. Üzemza-

var esetén kérjük a labor dolgozóinak segítségét.

15. Tűz esetén, vagy tűzveszélyes helyzetben, azonnal értesítsük a labor

személyzetét! Határozottan utasítsuk a tanulókat a labor elhagyására!

A laboratóriumban elhelyezett tűzoltó készülékeket csak akkor kezdjük

el használni, ha jártasnak érezzük magunkat a készülék működtetésé-

ben. Tűzoltó készülékkel embert oltani nem szabad!

A laboratóriumi fizika eszközökön és berendezéseken található jelzések,

ábrák jelentései:

Vigyázz! Forró felület!

Vigyázz! Alacsony hőmérséklet!

Vigyázz! Tűzveszély!

Vigyázz! Mérgező anyag!

Vigyázz! Radioaktív sugárzás!

Vigyázz! Áramütés veszélye!

Vigyázz! Lézersugár!


– 6 –

ÜTKÖZÉSEK

Elméleti áttekintés, ismétlés:

Mit értünk egy test impulzusán?

Mond ki a lendület-megmaradás tételét.

Mikor beszélünk tökéletesen rugalmas, ill. rugalmatlan ütközés-

ről? Jellemezd az energiaviszonyokat e két ütközésfajtánál.

Ismétlő feladatok:

1. Egy 4 kg tömegű test 6m/s nagyságú sebességgel halad, vele

szemben jön egy 10kg tömegű másik test. Tökéletesen rugalma-

san ütköznek.

a. Mekkora a második test kezdeti sebessége, ha az ütközés után

állva marad?

b. Mekkora lesz az első test sebessége az ütközés után?


– 7 –

2. Homokzsák lóg egy 2m hosszú kötélen, a zsák tömege 20kg. Be-

lehajítunk egy 2kg tömegű dárdát 20m/s sebességgel. Mekkora

szöggel térül ki a zsák kötele?

1. kísérlet – Rugalmatlan ütközés vizsgálata

Eszközök:

Légpárnás sín tartozékokkal (levegőbefújó, lovasok azaz „kiskocsik”,

rugalmas ütközők, nehezékek, fémtüske stb.)

Sorozatképet készítő fényképezőgép

mérleg, számítógép, képfeldolgozó szoftver, nyomtató, gyurma

1. ábra

A kísérlet leírása:

Vízszintezzük ki a légpárnás sínt. Helyezzünk a sínre két nem feltét-

lenül azonos, de ismert tömegű kiskocsit olyan ütközőkkel, hogy

összeragadjanak ütközéskor, az egyiket középre a másikat az egyik

szélére. Kapcsoljuk be a légfúvót és lökjük meg a szélső kiskocsit. E

közben egyik társunk készítsen a fényképezőgéppel kis időközű so-

rozatképet. A kapott képeket számítógéppel helyezzük egymásra.

Értékeljük ki a felvételeket.

A fényképezőgép minél messzebb, a sínre merőlegesen helyez-

kedjen el.

A felvételi időközökből állapítsuk meg a kiskocsik ütközés előtti és

ütközés utáni sebességét, lendületét.

Ismételjük meg a kísérletet, úgy hogy a másik kiskocsi áll.

Ismételjük meg a kísérletet más kiskocsi tömegekkel is.


– 8 –

Nyomtassunk ki egy képet és illesszük be a munkafüzetbe. Jelöl-

jük meg melyik.

Vonjuk le következtetéseinket.

A számolás menete általánosan:

Mérési jegyzőkönyv:

A fényképezőgép zárnyitási időközei. ∆t=

m1= m2= m1+m2=

∆s1 v1 p1 ∆s2 v2 p2 ∆s v p

1.

2.


m1= m2= m1+m2=

∆s1 v1 p1 ∆s2 v2 p2 ∆s v p

1.

2.

A mozgás felvétele:


– 9 –

Észrevételeink:

Miért nehézkes a mérést úgy végrehajtani, hogy mindkét kiskocsi

mozog kezdetben?

Hogyan lehetett volna még a rendelkezésre álló eszközökkel iga-

zolni a lendület-megmaradást?

2. kísérlet – Rugalmas ütközés vizsgálata

Eszközök:

Légpárnás sín tartozékokkal (levegőbefújó, lovasok azaz „kiskocsik”,

rugalmas ütközők, nehezékek, fémtüske stb.)

Sorozatképet készítő fényképezőgép

mérleg, számítógép, képfeldolgozó szoftver, nyomtató, gyurma

2. ábra


Kapcsoljuk be a légfúvót és vízszintezzük ki a légpárnás sínt. He-

lyezzünk a sínre kezdetben két azonos, ismert tömegű kiskocsit ru-

galmas ütközőkkel, az egyiket középre a másikat az egyik szélére.

Lökjük meg a szélső kiskocsit, e közben egyik társunk készítsen a

fényképezőgéppel kis időközű sorozatképet. A kapott képeket szá-

mítógéppel helyezzük egymásra. Értékeljük ki a felvételeket.

A fényképezőgép minél messzebb, a sínre merőlegesen helyez-

kedjen el.


– 10 –

A felvételi időközökből állapítsuk meg a kiskocsik ütközés előtti és

ütközés utáni sebességét, lendületét.

Ismételjük meg a kísérletet más kiskocsi tömegekkel is úgy, hogy

a nagyobb tömegűt lökjük neki az álló helyzetűnek.

Nyomtassunk ki egy képet és illesszük be a munkafüzetbe. Jelöl-

jük meg melyik.





m1= m2=

∆s1 v1 p1 E1 ∆s2 v2 p2 E2

ü. előtt

ü. után

ütközés előtt: pö= Eö=

ütközés után: pö’= Eö’=

m1= m2=

∆s1 v1 p1 E1 ∆s2 v2 p2 E2

ü. előtt

ü. után

ütközés előtt: pö= Eö=

ütközés után: pö’= Eö’=


– 11 –

A mozgás felvétele:

Észrevételeink:

Miért a nagyobb tömegű testet célszerű nekilökni a kisebb töme-

gűnek?

Feladatok:

1. Egy 2 kg tömegű test 4m/s sebességgel halad kelet felé, egy má-

sik szintén 2 kg tömegű test pedig észak felé halad 8m/s sebes-

séggel. Teljesen rugalmatlanul összeütköznek.

a. Mekkora lesz a közös sebességük?

b. Milyen irányban haladnak tovább?


– 12 –

TEHETETLENSÉGI NYOMATÉK


Mit értünk szöggyorsulás alatt?

Hogyan definiáljuk a tehetetlenségi nyomatékot?

Mit értünk tömegpont, ill. merev test impulzusmomentumán?

Mond ki a dinamika alaptörvényét rögzített tengely körül forgó

merev testekre.

Hogyan számoljuk ki a forgómozgást végző test forgási energiá-

ját?

Jellemezd néhány szóval, hogy a föld gravitációs terében eldobott

kő hogyan fog mozogni.


– 13 –


1. Egy a forgástengelyénél a plafonra rögzített 2kg tömegű 10cm

sugarú csigára tekert kötélre szintén 2kg tömegű testet akasz-

tunk.

a. A test mekkora gyorsulással kezd lefelé csévélődni?

b. Mekkora a csigát a plafonhoz rögzítő erő?

1. kísérlet – Tehetetlenségi nyomaték meghatározása.

Eszközök:

Állítható hajlásszögű lejtő, mérőszalag.

1-1 azonos tömegű és sugarú korong, gyűrű és golyó

Fénykapus időmérő, illetve annak hiányában stopper.

3. ábra


Rögzítsük és mérjük meg a lejtő hajlásszögét. Állítsuk be a kívánt

értékre a fénykapuk távolságát úgy, hogy a próbatest elindulásának

pillanatában induljon az idő mérése. Helyezzük fel az egyik testet és

mérjük meg az időt amíg legurul a lejtőn.

A kísérletet ismételjük meg többféle lejtőhajlásszög esetén is.

A mért értékeket jegyezzük fel a mérési jegyzőkönyvbe, és szá-

moljuk ki az egyes esetekben a tehetetlenségi nyomatékot.

Ismételjük meg az eljárást a többi próbatestre is.


– 14 –

Egyszerű átlagolással adjuk meg a próbatestek tehetetlenségi

nyomatékának értékét.

Vessük össze az eredményeinket az irodalmi értékekkel.



Az I. test típusa: ………………

α s t a θ

1.

2.

3.

4.

5.

A II. test típusa: ………………

α s t a θ

1.

2.

3.

4.

5.


– 15 –

A III. test típusa: ………………

α s t a θ

1.

2.

3.

4.

5.

A kapott értékeket hasonlítsuk össze az irodalmi értékekkel. Mit

tapasztalunk?

Hasonlítsuk össze, az egyes testek lejtőn való legurulási idejét

egy adott hajlásszög és ugyanazon távolság esetén. Mit tapasz-

talunk? Magyarázzuk meg.

Feladatok:

1. Vízszintes talajon 10cm sugarú 2kg tömegű korongot húzunk az

ábrán látható módon 6N erővel. A korong tisztán gördül. Mekkora

lesz a korong gyorsulása?

4. ábra

2. Ha az ismétlő feladatsor 1. példájában a lefelé induló test 2m-re

van a talajtól, akkor mekkora sebességgel csapódik abba bele?

a. Oldjuk meg a feladatot az energiaviszonyok vizsgálatával is.


– 16 –

PERDÜLET


Mit értünk rögzített tengely körül forgó tömegpont, ill. merev test

impulzusmomentumán?

Mond ki a perdülettételt zárt rendszerre!

Fogalmazd meg a perdülettételt általánosan.

Hogyan számoljuk ki a forgatási teljesítményt?

Miért tudunk biciklizni?

Mi az a precesszió?


– 17 –


1. Egy5kg tömegű 10cm sugarú tömör korong rögzített tengely kö-

rül forog. Kerületi pontjainak a sebessége kezdetben 36km/h, ez

a sebesség 10 másodperc alatt megduplázódik.

a. Mekkora a kezdeti perdülete?

b. Mekkora forgatónyomaték hat rá a gyorsító szakaszban, ha

tudjuk, hogy a gyorsulás egyenletes volt.

c. Mekkora átlagos teljesítményt fejtett ki a gyorsító motor a ko-

rongra?

1. kísérlet – Perdületmegmaradás I.

Eszközök:

Forgó zsámoly (szék), 2db súlyzó

Markoló tengellyel és ólomnehezékkel ellátott „biciklikerék”.


Egyik társunkat kérjük meg, hogy üljön rá a for-

gózsámolyra, fogja kezébe a két súlyzót, tartsa

ki oldalra. Hozzuk lassú forgásba a rendszert.

Kérjük meg, hogy húzza be a kezét. Ne túl gyorsan.

Ismételjük meg a kísérletet többször is.

Mit tapasztalunk?

Egyik társunkat kérjük meg, hogy üljön rá a forgó-

zsámolyra. Adjuk a kezébe a „biciklikereket úgy,

hogy tartsa vízszintesen. Hozzuk gyors forgásba a

kereket, miközben, a zsámolyt rögzítjük.

5. ábra

6. ábra


– 18 –

Kérjük meg a társunkat, hogy szép lassan fordítsa meg a kereket

forgás közben.

Ismételjük meg a kísérletet többször is.

Mit tapasztalunk?

Észrevételeink:

2. kísérlet – Perdületmegmaradás II.

Eszközök:

Markoló tengellyel és ólomnehezékkel ellátott „biciklikerék”.

kötél.


Kössük rá a kötelet a biciklikerék tengelyére. A kerék tengelyét víz-

szintesen tartva hozzuk gyors forgásba azt. A kötet tartva, engedjük

ránehezedni a biciklikereket és csak annál fogva tartsuk.

Mit tapasztalunk?

Magyarázzuk meg a jelenséget!

Észrevételeink:

A jelenség magyarázata:


– 19 –

3. kísérlet – Perdületmegmaradás III.

Eszközök:

Asztal szélére szerelhető tűs csapágya-

zású forgó tengely.

Alumínium keresztrúd és rajta könnyen

mozgó egyforma tömegű súlypár.

Mérleg, cérna, gyufa, stopper.


Mérjük meg a súlyok tömegét. A tengely és a keresztrúd tömegét

tekintsük elhanyagolhatónak. Toljuk be a súlyokat teljesen és kös-

sük össze őket cérnával. Mérjük meg a középpontjuk távolságát a

forgástengelytől.

Számoljuk ki a rendszer tehetetlenségi nyomatékát így, és úgy is,

hogy a súlyok kint vannak teljesen a keresztrúd végén az ütközőnél.

Hozzuk forgásba a rendszert, és mérjük meg stopperral, hogy

mennyi idő alatt tesz meg tíz teljes fordulatot.

Gyufával égessük el a madzagot.

Mit tapasztalunk?

Mérjük meg így is, hogy mennyi idő alatt tesz meg tíz teljes for-

dulatot a rendszer.

Számoljuk ki a perdületeket.

Ismételjük meg a kísérletet többször is, más kezdő tehetetlenségi

nyomatéknál, és más kezdeti szögsebesség értéknél is.



m=

z t r θ L

előtte:

utána:

7. ábra


– 20 –

z t r θ L

előtte:

utána:

z t r θ L

előtte:

utána:

Észrevételeink:

Feladatok:

1. Egy lyukas, súrlódásmentes asztalon hosszú fonál van átfűzve.

Mindkét végére 2kg tömegű testet kötve a felsőt 5m/s sebesség-

gel elindítjuk az asztallapon a kötélre merőlegesen. A kötél hosz-

sza ekkor éppen 20cm.

a. A lógó test ez után felemelkedik vagy lesüllyed?

b. A válaszunkat számítással igazoljuk!


– 21 –

MECHANIKAI ENERGIA


Mit nevezünk konzervatív erőtérnek és potenciális energiának?

Hogyan számoljuk ki a gravitációs tér potenciális energiáját ho-

mogén és inhomogén esetben?

Egy test kinetikus energiája alatt mit értünk?

Mit nevezünk mechanikai energiának?

Mond ki a mechanikai energia megmaradás tételét!

Mikor nevezünk egy testet kötött állapotúnak?


– 22 –

Mond ki a munkatételt!


1. Egy gödör 4m mély. Benne egy 0,2kg tömegű labdát 2m mély-

ségben vízszintesen eldobunk 6m/s sebességgel.

a. Kötött állapotú-e a labda?

b. Mekkora lehet a labda maximális sebessége?

c. Milyen magasra emelkedhet fel legfeljebb?

1. kísérlet – Forgási energia

Eszközök:

Ismert tömegű és sugarú tömör csiga.

Két különböző tömegű ismert nehezék.

Mérőszalag, stopper, madzag.


Állítsuk össze az ábrán látható elrendezést. Ügyeljünk ara, hogy a

csigán átvetett madzag ne csússzon meg, a csiga tömege össze-

mérhető legyen a nehezékekével. Mérjük meg a nehezebbik, felső

test magasságát a talajtól úgy, hogy közben a kisebbik súly a tala-

jon nyugszik. Engedjük el a rendszert, miközben elindítjuk a stop-

pert.

Mérjük meg többször is, hogy a nagyobbik súly mennyi idő alatt

ér le a talajra.

Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet.

8. ábra


– 23 –

Számoljuk ki, hogy a csiga mekkora forgási energiára tesz szert.

Egybevág-e a mért érték az elméleti megfontolásokkal?



A kisebbik tömeg:

A nagyobbik tömeg:

A csiga tömege:

A talajtól mért távolság:

t v Eforgási

1.

2.

3.

Azaz:

Eforgási=

Másrészről, a tehetetlenségi nyomaték segítségével kiszámolva:

Eforgási=

Tapasztalat:


– 24 –

2. kísérlet – Az energiaveszteség meghatározása

Eszközök:

Könnyű, asztalra rögzíthető csiga.

Ismert tömegű fahasáb akasztóval és nehe-

zék

madzag, mérőszalag, stopper.


Állítsuk össze az ábrán látható elrendezést. Ügyeljünk ara, hogy a

csiga tömege a két test tömegéhez képest elhanyagolható legyen. A

rendszer rögzített helyzetében mérjük meg a lelógó test talajtól

mért magasságát. Engedjük el a rendszert, miközben elindítjuk a

stoppert.

Mérjük meg többször is, hogy a lelógó súly mennyi idő alatt ér le

a talajra.

Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet.

Számoljuk ki, a mechanikai energiaveszteséget.



Az asztalon lévő tömeg:

A lelógó tömeg:

A talajtól mért távolság:

Az összes munkavégzés: Wö=

9. ábra


– 25 –

t v Wh Ws

1.

2.

3.

Azaz, az energiaveszteség:

Wsúrlódási=

Milyen adatot tudunk még ebből meghatározni?

Feladatok:

1. A csillagászok észlelnek egy a Föld felé száguldó szikladarabot. A

mérések szerint az elszabadult aszteorida 2000 tonnás és a se-

bessége 106km távolságban éppen 2km/s volt. A számítások sze-

rint a Föld középpontjától 40000km-re fog elhaladni a bolygónk

mellett.

a. Vissza fog-e térni később?

b. Mekkora lesz a sebessége, amikor elhalad a Föld mellett?


– 26 –

GÁZTÖRVÉNYEK


Fogalmazd meg a Boyle – Mariotte és Gay – Lussac I.-II. törvé-

nyeket.

Mond ki az ideális gáztörvényt!

Mit tekintünk ideális gáznak?

Milyen kapcsolat van a Boltzmann állandó és az univerzális gázál-

landó között?

Rajzolj az ábrába izobár, izochor, és izoterm folyamatokat.


– 27 –


1. Meldecsőben a 10cm hosszú higanyoszlop 20cm magas levegő-

oszlopot zár be, ha a cső nyitott vége felfelé áll. A légköri nyomás

105Pa, a higany sűrűsége 13600kg/m3. Mekkora a bezárt levegő-

oszlop hossza, ha a cső

a. vízszintes helyzetű?

b. függőleges helyzetű és a nyitott vége lefelé fordul?

2. Egy autógumi hőmérséklete a reggeli órákban 150C, ekkor a ke-

rék belsejében a túlnyomás 2bar. A tulajdonos kinn hagyja a

járművet a tűző napon és ott a gumi 500C-ra melegszik. Mekkora

lesz a kerék belsejében a nyomás?


– 28 –

1. kísérlet – Boyle - Mariotte törvény

Eszközök:

2 db eltérő hosszúságú higanyoszlopot be-

záró Melde-cső. (Egyik végén zárt üveg-

cső, középtájon bezárt higannyal.)

Állvány, mérőszalag, szögmérő


Rögzítsük a Melde-csövet nyitott végével függőlegesen fölfelé. Mér-

jük meg a higanyoszlop hosszát. Mérjük meg a bezárt levegőoszlop

hosszát. Számoljuk ki a pV szorzatot úgy, hogy a cső állandó ke-

resztmetszetét meghagyjuk paraméterként. A higanyoszlop nyomá-

sát is mérhetjük Hgmm-ben.

Forgassuk el a Melde-csövet 450-kal. Mérjük meg újra a bezárt

levegőoszlop hosszát. A higanyoszlop magasságát számolással

határozzuk meg.

Számoljuk ki e helyzetben is a PV szorzatot.

Ismételjük meg az eljárást mindaddig, amíg a cső szája függőle-

gesen lefelé nem néz.

Ismételjük meg a kísérletet a másik, eltérő hosszúságú higany-

oszlopot bezáró Melde-csővel is.



hHg= hHg=

α l p pV α l p pV

1.

2.

3.

4.

5.

10. ábra


– 29 –

A pV szorzatokat megvizsgálva mit tapasztalunk a két esetben?

2. kísérlet – Gay-Lussac I. törvénye

Eszközök:

főzőpohár, vasháromláb, tűzfogó fémháló, állvány

bunsen vagy borszesz égő

ferde hosszú nyakú, ismert térfogatú lombik hi-

ganycseppel.

filctoll, hőmérő


Helyezzük a főzőpoharat a vasháromlábra és rögzítsük állványon a

lombikot úgy, hogy az belelógjon a főzőpohárba az ábrán látható

módon. Töltsünk hideg vizet a főzőpohárba, hogy a lombikot ellepje.

Helyezzük bele a főzőpohárba a hőmérőt is. Várjunk, amíg beáll a

termikus egyensúly.

Jelöljük meg a higanycsepp helyzetét, jegyezzük fel a víz hőmérsék-

letét és a bezárt gáz kezdeti V0 térfogatát.

Kezdjük el melegíteni a vizet.

A higanycsepp néhány cm-es elmozdulásainál olvassuk le a hő-

mérőről a víz hőmérsékletét, jelöljük meg a lombikon filctollal a

higanycsepp helyzetét mérjük meg az eredeti helyzetétől való

elmozdulását és jegyezzük fel ezen értékeket a jegyzőkönyvbe.

6-8 mérés után számoljuk ki a V/T értékeket.


11. ábra


– 30 –


Kezdeti térfogat: V0=

A hosszú cső keresztmetszete: A=

T ∆s V V/T

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Észrevételeink:

Feladatok:

1. Egy tó alján, 3m mélyen egy kis béka megkotorja az iszapot és

onnan elindul felfelé egy 2cm3-es 40C-os levegőbuborék. A víz

felszínén ez sokáig megmarad, és a nap elkezdi melegíteni.

a. Mekkora volt a térfogata a kipukkanás pillanatában, ha a nap

ekkorra 200C-ra melegítette a benne lévő levegőt?


– 31 –

FELÜLETI FESZÜLTSÉG


Folyadék egy részecskéjének, hol mélyebb az energiája, a folya-

dék felszínén vagy a belsejében, miért?

A súlytalanság állapotában kiöntött víz milyen alakot igyekszik

felvenni, miért?

Mit jelent az, hogy nedvesítő folyadék? Írj példát és ellenpéldát!

Mi az a görbületi nyomás, hogyan számoljuk ki?

Mi az a kapilláris jelenség?


– 32 –


1. Az ábrán látható drótkeretre egy kicsi, könnyen csú-

szó, 2 gramm tömegű 5cm hosszú drót illeszkedik. A

keretben kialakuló folyadékhártya éppen megtartja a

drótot, és szintén 5cm magas.

a. Mekkora a folyadék felületi feszültségének érté-

ke?

b. Mi történik, ha a keretet vízszintes helyzetbe for-

dítjuk? A folyamat alatt mennyi munkát végez a folyadékhár-

tya?

1. kísérlet – Felületi feszültség

Eszközök:

U alakú drótkeret mozgó drótszállal, drót-

karika cérnával, négyzet alakú drótkeret,

kettős drótkarika,

alumínium pénzérmék,

tálca, főzőpohár, tiszta víz, mosogatószer,

keverő


A főzőpohárban lévő tiszta víz felszínére óvatosan illesszünk rá egy

pénzérmét, majd többet is, toljuk közel egymáshoz őket. Ez után

készítsünk szappanbuborék fújáshoz használható mosogatószeres

oldatot és ismételjük meg a kísérletet.

Mártsuk bele a különböző drótkereteket a mosogatószeres vízbe és

emeljük ki őket úgy, hogy a folyadékhártya megmaradjon rajtuk.

12. ábra

13. ábra


– 33 –

Cseppentsünk tiszta vizet, ill. mosogatószeres vizet a pénzérmék-

re és figyeljük meg a cseppek alakját!

Mit tapasztalunk a pénzérmékkel, elvégzett kísérlet esetében?

Az U alakú drótkereten húzzuk ki a drótszálat, majd engedjük el.

A cérnával ellátott drótkarika egyik oldalán pukkasszuk ki a fo-

lyadékhártyát.

A négyzet alakú drótkeret esetén próbáljunk meg többféle elren-

deződést előidézni.

Rajzoljuk be az ábrába a kialakuló folyadékhártyákat!

Vonjuk le következtetéseinket, magyarázzuk meg néhány szóval

a jelenségeket.

Mire következtethetünk a pénzérmés kísérletből?

Egészítsd ki az ábrát:

14. ábra

Észrevétel, magyarázat:


– 34 –

2. kísérlet – Görbületi nyomás

Eszközök:

Szorító gumival vagy csappal ellátott

Y alakú fúvóka.

tálca, főzőpohár, mosogatószeres

víz.


Mártsuk bele a fúvóka mindkét végét a mosogatószeres vízbe és fúj-

junk különböző méretű szappanbuborékot, először az egyik, majd a

másik ágon. Rögzítsük a csapokat, vagy szorítsuk el a gumicsatlako-

zókat.

Figyeljük meg, mi történik, ha a csapokat kinyitjuk a két buborék

között.

Vonjuk le következtetéseinket, magyarázzuk meg néhány szóval

a jelenségeket.

Észrevétel, magyarázat:

3. kísérlet – A víz felületi feszültségének meghatározása

Eszközök:

petricsésze, víz, mérőszalag, állvány, tálca, rögzítő csi-

pesz

ismert belső átmérőjű kapilláris cső.


Rögzítsük függőlegesen a kapilláris csövet úgy, hogy az alsó vége

belelógjon a petricsészébe. Töltsünk a petricsészébe vizet úgy, hogy

a kapilláris cső felszippanthassa egy részét.

15. ábra

16. ábra


– 35 –

Mérjük meg a folyadékoszlop magasságát a kapilláriscsőben.

Számoljuk ki a víz felületi feszültségének az értékét!


A víz felületi feszültsége:

h=

α=

Hogyan lehetne pontosabbá tenni a kapott eredményt?

Mi történik, ha a higany felületi feszültségértékét akarjuk így

meghatározni?

Feladatok:

1. Levegőben szállingózó szappanbuborék átmérője 1cm, a buborék

falát alkotó folyadék felületi feszültsége 0,2N/m.

a. Mekkora a túlnyomás a buborék belsejében?

b. Amikor a buborék el kezd melegedni, nagyon könnyen kipuk-

kan, miért?


– 36 –

HŐTAN


Írd le a hőtan első főtételét! Mi mit jelent benne?

Mit értünk adiabata folyamat alatt?

Hogyan számoljuk ki a gáz munkavégzését állandó nyomáson?

Adott anyagi minőségű és mennyiségű gáz belsőenergia változá-

sa mitől függ?

Mi az a szabadsági fok, mi köze a hőkapacitáshoz?

Milyen összefüggés írható fel az állandó nyomáson, ill. állandó

térfogaton mérhető hőkapacitás között?


– 37 –


1. 80g normál állapotú héliumgáz hőmérsékletét állandó nyomáson

20%-kal megnöveljük.

a. Mennyi munkát végzett a gáz a folyamat során?

b. Mekkora a gáz belsőenergia változása?

c. Mennyi hőt kellett közölni a gázzal?

2. 1,5m3, 105Pa nyomású, kezdetben 140C hőmérsékletű oxigéngázt

melegítünk állandó nyomáson.

a. Mekkora a végső hőmérséklet, ha a gáz által a tágulás közben

végzett munka 20000 joule?

b. Mekkora a gáz belsőenergia változása a folyamat során?

c. Mekkora hőt kellett e közben a gázzal közölni?


– 38 –

1. kísérlet – Adiabata folyamat I.

Eszközök:

CO2 patron, szódás szifon, csapvíz.


Készítsünk szódavizet!

A szódavíz elkészítése során figyeljük meg, mi történik a CO2 pat-

ronnal!

Jegyezzük le tapasztalatainkat.

Észrevételeink:

2. kísérlet – Adiabata folyamat II.

Eszközök:

Pneumatikus gyújtó.

Gyufafej reszelék, papír


A gyújtó aljára helyezzünk könnyen lángra lobbanó papírt

vagy gyufa fejének reszelékét. Hirtelen nyomjuk össze a du-

gattyút!

Figyeljük meg mi történik a gyutaccsal.


A mindennapi életben hol hasznosítjuk a jelenséget?

Észrevételeink:

18. ábra

17. ábra


– 39 –

3. kísérlet – A gáz munkavégzése

Könnyen mozgó dugattyújú fecskendő.

Hideg-meleg csapvíz.


Kihúzott dugattyújú, melegben tartott, pl. radiátoron

lévő fecskendő kiömlőnyílását fogjuk be, és tartsuk a csapból kifolyó

hidegvíz alá. Figyeljük, meg mi történik.

Ismételjük meg a kísérletet úgy, hogy a dugattyú középállásban van

és a fecskendőt behűtöttük, majd a csapból kifolyó meleg víz alá

rakjuk, miközben a kiömlőnyílást befogjuk.

Jegyezzük fel a tapasztalatainkat.

Magyarázzuk meg a jelenséget.

Becsüljük meg mennyi munkát végzett a gáz a folyamat során!

Észrevételeink, tapasztalataink:


A gáz által végzett munka:

Feladatok:

1. Mekkora munkát végez az oxigén

gáz az ábrán látható körfolyamat-

ban, ha a kezdeti A jelzésű álla-

potban a hőmérséklete 00C, a

nyomása 105Pa?

a. Mekkora a körfolyamat során a

gáz belsőenergia változása?

b. Mekkora a folyamat során fel-

vett hő?

19. ábra

20. ábra


– 40 –

CSILLAPODÓ REZGŐMOZGÁS, KÉNYSZERREZGÉS,

REZONANCIA


Milyen erőhatás következtében jöhet létre harmonikus rezgőmoz-

gás?

Írjuk le a harmonikus rezgőmozgást végző test helyzetét sebes-

ségét és gyorsulását az idő függvényében!

Csillapodó rezgés esetén mit mondhatunk a rezgés periódusidejé-

ről és az egymás utáni kitérésmaximumokról?

Hogyan állíthatunk elő a gyakorlatban valódi harmonikus rezgő-

mozgást?

Mikor beszélünk rezonanciáról, mi az a rezonanciakatasztrófa?


– 41 –


1. Két teljesen egyforma rugót egymás alá akasztunk, és rá egy 2kg

tömegű testet függesztünk, majd az így kapott rendszert rezgés-

be hozzuk, azt tapasztaljuk, hogy a kialakuló rezgés körfrekven-

ciája 10Hz. Ha ugyanezeket a rugókat egymás mellé akasztjuk és

az ezekre felakasztott 2kg tömegű testet hozzuk rezgésbe, akkor

20Hz nagyságú körfrekvenciát észlelünk. Mekkora a rugók rugó-

állandója?

2. Az ábrán látható grafikonok, ugyanazon sajátfrekvenciájú rezgő

rendszerekről készültek.

a. Mit tudunk mondani a csil-

lapítási tényezőkről?

b. Milyen összefüggést ve-

szünk észre a csillapítási

tényező és a maximális

amplitúdók frekvenciafüg-

gései között?

21. ábra


– 42 –

1. kísérlet – Csillapodó rezgőmozgás

Eszközök:

CE ESV érintőképernyős adatbegyűjtő

ultrahangos mozgásérzékelő

2 db állvány, többféle rugó és nehezék

Számítógép


Akasszuk fel az egyik rugót az állványra és illesszünk rá egy nehe-

zéket. Csatlakoztassuk az adatbegyűjtőhöz az ultrahangos mozgás-

érzékelőt a műszaki leírásnak megfelelően. Állítsuk be a mérendő

mennyiségeket és az érzékelőt irányítsuk rá a rugóra akasztott ne-

hezékre. Indítsuk el az adatbegyűjtést és hozzuk rezgésbe a rugót.

Várjuk meg, amíg a mozgás lecsillapodik.

Ismételjük meg a kísérletet többféle rugó-nehezék összeállításnál

is.

A mért adatokat jelenítsük meg grafikonon.

Írjuk le észrevételeinket.

A rezgés időfüggése:

Észrevételeink:

22. ábra


– 43 –

2. kísérlet – Kényszerrezgés, rezonan-

cia

Eszközök:

Változtatható egyenáramú áramforrás (0-

12V)

Változtatható fordulatszámú elektromotor

Motorra erősíthető kis korong, rögzítő csi-

pesszel.

madzag, állvány, drótkarika, rugó, alkalmas

nehezék


Állítsuk össze az ábrának megfelelően a kísérletet. Erősítsük fel a

motort az állvány tetejére, illesszük rá a forgó korongot. A csipesz-

hez rögzítsük a karikán átvezetett madzagot, a másik végére erősít-

sük rá a rugót, arra a nehezéket. Kapcsoljuk be a motort és fokoza-

tosan növeljük a fordulatszámát.

Használjunk nagy tömegű nehezéket.

Figyeljük meg a test rezgését a motor frekvenciájának függvé-

nyében!

Tapasztalataink, észrevételeink:

A motor frekvenciáját beállíthatjuk-e úgy, hogy a test szinte ne

is rezegjen?

Mikor a legnagyobb a rezgés amplitúdója?

23. ábra


– 44 –

Milyen hátrányai vannak a kísérleti összeállításnak?

Tacoma hídkatasztrófa:

http://www.youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs

Mi táplált energiát a híd rendszerébe?

Hogyan lehet elkerülni a hasonló jellegű katasztrófákat?

Feladatok:

1. Az ábrán látható nehezék tömege 2kg, minkét oldalról egy

200N/m rugóállandójú rugóhoz kapcsolódik. Amikor a test közé-

pen van, akkor a rugók éppen nyújtatlanok. A testet 10cm-rel

balra kimozdítjuk, és ott elengedjük. A csúszási súrlódási együtt-

ható értéke 0,2.

a. A test milyen mozgást fog végezni?

b. Mekkora lesz a test sebessége, amikor áthalad az egyensúlyi

helyzeten?

c. A túloldalra lendülve mekkora lesz a maximális kitérése a

testnek?

24. ábra


– 45 –

MECHANIKAI HULLÁMOK


Mi az a csatolt rezgés és mikor beszélünk mechanikai hullámról?

Mi az, ami a mechanikai hullámokban tovább terjed?

Mit értünk a mechanikai hullám egy részecskéjének és magának

a mechanikai hullámnak a periódusideje, ill. frekvenciája alatt?

Mit jelent a hullámhossz és a terjedési sebesség?

Mikor beszélhetünk interferenciáról, mi a feltétele?

Interferencia esetén mi határozza meg, hogy hol alakul ki tartós

erősítési ill. gyengítési hely?


– 46 –


1. Levegőben a hang terjedési sebessége 340m/s, vízben 1440m/s.

Egy tóban lubickoló gyerek egy hajó kürtjelzését hallja a víz alatt.

Gyorsan kiemeli a fejét a vízből és 3s múlva újra hallja a kürtjel-

zést. Milyen messze van a gyerektől a hajó?

2. Egy kisfiú a strandon a víz alatt lubickol. Az anyukája hiába kia-

bál neki, a fiú nem hallja.

a. Magyarázd meg a jelenséget.

b. Legalább mekkora szögben kell érkeznie a hanghullámoknak a

víz felszínére, hogy ez a jelenség bekövetkezzen?

c. Hol hasznosítható ez a jelenség?


– 47 –

1. kísérlet – Hang terjedése

Eszközök:

vákuumharang és tartozékai

Elektromos csengő, egyenáramú áramforrás

vákuumszivatyú


Helyezzük a csengőt a vákuumharang alá és kap-

csoljuk be. Kezdjük el kiszivattyúzni a harang alól a

levegőt.

Figyeljük a csengő hangját.

Ismételjük meg többször is a kísérletet.

Mit tapasztalunk.


Észrevételeink:


2. kísérlet – Hullámok elhajlása, visszaverődése, interfe-

renciája.

Hullámkád és tartozékai (pl. különböző hullámforrások, akadályok)

Frekvenciagenerátor, rezgéskeltő (vibrátor), LED stroboszkóp

26. ábra

25. ábra


– 48 –


A műszaki leírásnak megfelelően üzemeljük be a hullámkádat. Pont-

szerű hullámforrás esetén figyeljük meg a kialakuló hullámvonulato-

kat.

Használjunk síkhullám keltő lapot, figyeljük meg a hullámvonula-

tokat.

Helyezzünk a hullámvonulat útjába széles kb. vele 450-ot bezáró

sík partfalat, majd e helyett, a hullámvonulat újába helyezzünk

széles, majd keskeny rést, két keskeny rést, ill. nem túl széles

sík akadályt.

Használjunk pontszerű iker hullámforrást.

Jegyezzük le tapasztalatainkat, szükség szerint rajzoljunk ábrát.

Hogyan magyarázhatók a tapasztalt jelenségek?

Tapasztalataink, ábrák:


– 49 –

A jelenségek magyarázata:

3. kísérlet – Rezonanciaedény

Eszközök:

Rezonanciaedény, víz


Helyezzük az edényt síkfelületre, töltsünk bele vizet a jelzésig. Ez

után kezdjük el dörzsölni az edény fülét.

Nem kell nagyon sietni, inkább a megfelelő ütemet találjuk el.

Mit tapasztalunk.


Megfigyelés, észrevétel:

Feladatok:

1. Két azonos 544Hz frekvenciájú hang-

villa egymástól 1m-re található.

Mindkettőt egyszerre szólaltattuk

meg. Az ábrán jelölt helyen milyen

messze kell rakni a mikrofont, hogy az ne észlelje a hangvillák

hangját?

27. ábra

28. ábra


– 50 –

VAN DE GRAAFF – GENERÁTOR


Hogyan számoljuk ki a ponttöltés elektromos terét?

Hogyan viselkedik a vezető elektromos térben? Mire jó a földelés?

Hogyan működik, a Van de Graaff generátor? Magyarázd el az

ábra alapján!

29. ábra

Hogyan értelmezzük az elektromos tér fluxusát?

Mit jelent a felületi töltéssűrűség?


– 51 –

Mi az a csúcshatás? Hol hasznosítjuk ezt a jelenséget? Írj példát!


1. Mekkora az elektromost tér forráserőssége egy 10-8C nagyságú

ponttöltéstől 10cm távolságra lévő zárt gömbfelületen? Mekkora

lesz a forráserősség, ha még 2db ugyanekkora pozitív és 2db

ugyanekkora negatív töltést juttatunk a gömb belsejébe?

1. kísérlet – Segner-kerék

Eszközök:

Segner-kerék, Van de Graaff generátor

lengő vezetékek


Csatlakoztassuk a Segner-kereket a Van de Graaff generátor fém-

gömbjéhez és hajtsuk meg a generátor szalagját.

Mit tapasztalunk?

Magyarázzuk meg a jelenséget!

Tapasztalatok és magyarázat:

30. ábra


– 52 –

2. kísérlet – Elektromos szél

Eszközök:

Van de Graaff generátor

gyertya, állvány, fém tüske, gyufa


A generátor fémgömbjére erősítsük fel a fémtüskét. A tüskétől né-

hány centiméterre állítsuk oda a gyertyát, gyújtsuk meg, majd hajt-

suk meg a generátor szalagját.

Mit tapasztalunk?

Észrevételek:

3. kísérlet – Szikrakisülések

Eszközök:


vezetékek, kisütő gömb


Helyezzük el a generátor kisütő gömbjét néhány centiméterre a ge-

nerátor gömbkondenzátorától az ábrán látható módon. Hajtsuk meg

a generátor szalagját.

Mit tapasztalunk?

Üzem közben egy szigetelő bottal toljuk messzebb a kisütő göm-

böt.

A levegő átütési feszültségének ismeretében becsüljük meg, a

Van de Graaff generátor gömbjénk potenciálját!

31. ábra

32. ábra


– 53 –

Észrevételek:

4. kísérlet – A térerősség vonalak szemléltetése

Eszközök:


Szigetelő zsámoly, szalagos ernyő

Bátor önként jelentkező tanuló friss, hosszú hajjal.


Kössük rá a szalagos ernyőt a generátor gömbjére. Hajtsuk meg a

generátor szalagját.

Egy jelentkező, akinek hosszú friss haja van, álljon rá a szigetelő

zsámolyra és mindkét kezével fogja meg a generátor gömbjét.

Fontos figyelmeztetés! A jelentkezés önkéntes. Kizáró ok, ha valaki

beépített szívritmus szabályzóval vagy más élettanilag fontos orvosi

elektromos beültetéssel él! A fém ékszereket, órát vegyük le.

Hajtsuk meg a generátor szalagját. Figyeljük meg, mi történik a ha-

jával.

A kísérlet végén az önként jelentkező legyen türelmes, a generátor

leállítása után még egy kis ideig maradjon egy helyben és ne nyúl-

jon semmihez.

Tapasztalataink:

Feladatok:

1. Szabályos, 4cm élhosszúságú tetraéder három csúcspontjában

egyenként q=10-8C töltés található. A negyedik csúcspontban

mekkora és milyen irányú a térerősség?


– 54 –

POTENCIÁL


Hogyan számoljuk ki a ponttöltés elektromos térerősségét és po-

tenciálját?

Mit nevezünk konzervatív erőtérnek?

Hogyan számoljuk ki centrális elektrosztatikus tér terében a po-

tenciális energiát?

Hogyan értelmezzük az elektrosztatikus tér potenciálját?

Mit értünk elektromos feszültség alatt?

Jellemezd a feltöltött síkkondenzátor fegyverzetei között kialakuló

elektromos teret.


– 55 –


1. Egy Q=10-6C nagyságú ponttöltéstől 8m távolságra egy q=10-8C

nagyságú részecske található.

a. Mekkora a Q töltés elektromos potenciálja a megadott pont-

ban?

b. Mekkora munka árán vihető a q töltés 4m távolságra a Q töl-

téstől?

c. Mekkora a feszültség a vizsgált két pont között?

2. Az ábrán látható kondenzátor lemezei egymás-

tól 4cm-re találhatók, a közöttük kialakuló tér-

erősség 400N/C. A berajzolt szaggatott vonalak

párhuzamosak és egymástól azonos távolságra

lévő síkokat szimbolizálnak.

a. Rajzold be az elektromos térerősség irányát.

b. Hogyan nevezzük a szaggatottal jelölt felüle-

teket?

c. Mekkora a feszültség az A-B, A-D, C-E, E-B pontok között?

d. Mekkora munkát végez az elektromos tér, amíg a 10-6C nagy-

ságú töltés bejárja az B-C-D-E-B útvonalat?

33. ábra


– 56 –

1. kísérlet – Centrális elektromos tér vizsgálata.

Eszközök:

Egyenáramú feszültségforrás, kb. 10V

feszültségmérő, kapcsoló, vezetékek, fémtüske

kör alakúra hajtott fémdrót

lapos üvegkád, kb. 20x20 cm2 alapterületű

Ismert sugarú koncentrikus körökkel ellátott fe-

hér papír.

rögzítő eszköz (pl. gyurma)


Helyezzük a körökkel ellátott papírlapot az üvegkád alá. Helyezzük

el a drótkarikát és a fémtüskét az üvegkádban úgy, hogy a karika

középpontjában legyen a fémtüske és az a papírra rajzolt körök kö-

zéppontjába mutasson, rögzítsük őket. Kössük be őket az ábrán lát-

ható áramkörbe. Töltsünk 1-2 centiméternyi vizet az üvegkádba,

hogy a drótkarika és a fémtüske is beleérjen.

Ellenőrizzük le a kapcsolást, majd kapcsoljuk be az áramkört.

A feszültségmérő mozgatható elektródjának segítségével mérjük

meg egy koncentrikus kör mentén, több helyen is a feszültséget.

Jegyezzük fel a kapott értéket a mérési jegyzőkönyvbe.

Ismételjük meg az eljárást a többi kör mentén is.

Írjuk le tapasztalatainkat.


távolság:

1.

2.

3.

4.

5.

Észrevételeink:

34. ábra


– 57 –

1. kísérlet – Ekvipotenciális felületek

Eszközök:

Egyenáramú feszültségforrás, kb. 10V

feszültségmérő, kapcsoló, vezetékek, fémtüske,

fémlap

lapos üvegkád, kb. 20x20 cm2 alapterületű

2db milliméterpapír

rögzítő eszköz (pl. gyurma)


Helyezzük az egyik milliméterpapírt az üvegkád alá. Helyezzük el a

tüskét a kád egyik szélére, a fémlapot a kád másik szélére, rögzít-

sük őket. Kössük be őket az ábrán látható áramkörbe. Töltsünk 1-2

centiméternyi vizet az üvegkádba, hogy a fémtüske és a fémlap is

beleérjen. A másik milliméterpapírra jelöljük be a fémlap és a tüske

helyzetét.

Ellenőrizzük le a kapcsolást, majd kapcsoljuk be az áramkört.

A feszültségmérő mozgatható elektródjának segítségével keres-

sünk azonos potenciálú pontokat. Jelöljük be az így talált helye-

ket a másik milliméterpapíron. Jegyezzük fel a potenciál értékét

is.

Ismételjük meg az eljárást több más feszültség értéknél is.

Az azonos potenciálú pontokat kössük össze.

Rajzoljuk be a térerősség vonalakat is!

A kapott ábrát ragasszuk be a következő oldalra.

Feladatok:

1. Az ábrán látható áramforrás 10V fe-

szültségű. Mekkora feszültséget mér-

hetünk az A és B pontok között, ha az

ellenállások a jelölés sorrendjében 1,

2, 3, ill. 4 ohm nagyságúak?

35. ábra

36. ábra


– 58 –

Ábra:


– 59 –

AZ ELLENÁLLÁS HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE


Mi az a fajlagos ellenállás?

Hogyan függ a fajlagos ellenállás a hőmérsékletváltozástól?

Hogyan értelmezhető ez a jelenség? Készítsünk ábrát.

Mi az a szupravezetés?


– 60 –


1. Egy rézvezeték ellenállása 00C hőmérsékleten 10 ohm.

a. Mekkora az ellenállása 500C-on?

b. Mekkora az ellenállása -200Con?

2. Egy fémdarab ellenállását 100C hőmérsékleten 4 ohmnak mérjük,

400C hőmérsékleten pedig 4,444 ohmnak mérjük.

a. Mekkora az ellenállás hőmérsékleti tényezője?

b. Milyen anyag lehet ez?


– 61 –

1. kísérlet – Hőmérsékleti tényező meghatározása

Eszközök:

Egyenáramú áramforrás, vezetékek

Feszültség és áramerősség mérő műsze-

rek (multiméterek)

1 db ellenállás, kontakthőmérő

Elektromos fűtőpad


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört. Helyezzük az ellenállást a

fűtőpadra. Kapcsoljuk be az áramforrást és állítsuk be úgy a tápegy-

ség által biztosított feszültséget, hogy az ellenálláson mért érték egy

fix, jól meghatározott számérték legyen, pl. 5V. Illesszük a kontakt-

hőmérőt az ellenálláshoz és mérjük meg a hőmérsékletét, közben

olvassuk le a rajta átfolyó áramerősséget is.

Kapcsoljuk be a fűtést, kezdetben alacsony hőmérsékletre. Mér-

jük meg az ellenállás hőmérsékletét és olvassuk le a feszültség és

áramerősség értékeket is.

Az ellenállás hőmérsékletét fokozatosan emelve több mérést vé-

gezzünk el.

Figyeljünk arra, hogy ne melegedjen túl az ellenállás, a vezeté-

kek ne sérüljenek!

A mérési jegyzőkönyv kitöltése után állapítsuk meg az ellenállás

anyagának hőmérsékleti tényezőjét. Miből készülhetett az ellenál-

lás?



Kezdeti jellemzők:

37. ábra


– 62 –

U i R T ∆T α

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Ezek alapján:

α=

Az ellenállás anyaga:

2. kísérlet – Ellenállás alacsony hőmérsékleten

Demonstrációs kísérlet!

Eszközök:

Egyenáramú áramforrás, vezetékek

Feszültség és áramerősség mérő műszerek (multiméterek)

1 db ellenállás, kontakthőmérő

üvegtál, folyékony nitrogén

38. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört. Helyezzük az ellenállást az

üvegtálba. Kapcsoljuk be az áramforrást és állítsuk be úgy a tápegy-

ség által biztosított feszültséget, hogy az ellenálláson mért érték egy

fix, jól meghatározott számérték legyen, pl. 5V. Illesszük a kontakt-

hőmérőt az ellenálláshoz és mérjük meg a hőmérsékletét, közben

olvassuk le a rajta átfolyó áramerősséget is.


– 63 –

Számoljuk ki az ellenállás nagyságát.

Öntsünk folyékony nitrogént az üvegtálba.

Olvassuk le az ellenállás hőmérsékletét, illetve a feszültség és

áramerősség értékeket is.

Számoljuk ki az ellenállás értékét alacsony hőmérsékleten. Ves-

sük össze a szobahőmérsékleten mért értékkel.


Az ellenállás értéke szobahőmérsékleten és alacsony hőmérsék-

leten:

Észrevételeink:

3. kísérlet – Szupravezetés


Eszközök:

üvegtál, folyékony nitrogén

magas hőmérsékletű szupravezető, kis méretű erős mágnes

39. ábra


– 64 –


Szobahőmérsékleten vizsgáljuk meg a mágnes és a szupravezető

kölcsönhatását.

Tegyük a szupravezető anyagot az üvegtálba, majd öntsünk rá fo-

lyékony nitrogént. Kis idő múlva rakjuk fölé a mágnest és engedjük

el. Kis magasságból rá is ejthetjük.

Mozgassuk meg a mágnest.

Emeljük ki csipesszel a mágnest a tálkából.


Keressünk magyarázatot a jelenségre.

Észrevételeink:

A jelenségek magyarázata:

Feladatok:

1. 50 méter hosszú 0,4mm2 keresztmetszetű rézvezetéknek meny-

nyivel változik meg az ellenállása, ha a hőmérséklete a napsu-

gárzás hatására 300C-kal emelkedik?


– 65 –

ÁRAMFORRÁSOK


Mit értünk elektromotoros erőn és mit jelent az üresjárási feszült-

ség?

Írd le Ohm törvényét teljes áramkörre. Mi mit jelent benne?

Értelmezd a következő ábrát!

40. ábra

Mond ki a Kirchoff I. és II. törvényét!


– 66 –


1. Az ábrán látható áramkörben U1=1,5V, illetve

U2=3V. Mekkora az R=9Ω ellenálláson átfolyó

áram erőssége?

2. Mekkora annak az áramforrásnak a belső ellenállása és elektro-

motoros ereje, amelynek a körében 5ohm-os fogyasztóval terhel-

ve 1A, míg 7ohm-os fogyasztóval terhelve 0,8A erősségű áram

folyik?

1. kísérlet – Belső ellenállás

Eszközök:

2 db zsebtelep, 3 db különböző nagyságú ellenállás.

lengő vezetékek, feszültség és áramerősség mérők

(multiméterek)


Először mérjük meg a telepek üresjárási feszültségét. Majd állítsuk

össze az ábrán látható áramkört a rendelkezésre álló eszközökből.

Mérkjük meg az áramerősség és feszültségértékeket, jegyezzük fel

őket a mérési jegyzőkönyvbe.

41. ábra

42. ábra


– 67 –

Ismételjük meg a mérést a többi ellenállás alkalmazásával.

Az eredményeket jegyezzük fel.

Ismételjük meg az eljárást a másik telepre is.

Határozzuk meg a telepek belső ellenállását.



Az első telep: U01=

i Uk Ub Rb

R1

R2

R3

Ezek alapján:

Rb1=

A második telep: U02=

i Uk Ub Rb

R1

R2

R3

Ezek alapján:

Rb2=


– 68 –

2. kísérlet – Áramforrások kapcsolása

Eszközök:

2 db az előzőekben megismert zsebtelep, 1 db ismert nagyságú el-

lenállás.

lengő vezetékek, feszültség és áramerősség mérők (multiméterek)

43. ábra


Kössük a telepeket először sorba majd egymással párhuzamosan. Az

így nyert áramforrás sarkaira kössük az ismert ellenállást külső el-

lenállásként. Vizsgáljuk meg az egyes áramköri elemek feszültsége-

it.

Az áramkör vizsgálata során mit tapasztalunk?

Mi történik, ha az egyik áramforrást fordítva kötjük be?

Észrevételek tapasztalatok:

Feladatok:

1. Az ábrán látható áramkörben minden ellen-

állás 5Ω nagyságú. Mekkora a középső,

*-gal jelölt ellenálláson átfolyó áram nagy-

sága és iránya?

a. Mekkora és milyen irányú áram folyik a

másik két ellenálláson?

44. ábra


– 69 –

LORENTZ ERŐ


Mit értünk két vektor vektori szorzatán? Rajzolj ábrát!

Hogyan számoljuk ki a mozgó, töltött ré-

szecskére ható erőt mágneses térben? Merre

térül el az indukció-vonalakra merőlegesen

belépő elektron?

Milyen pályát ír le a töltött részecske, ha sebessége a mágneses

indukció-vonalakkal φ szöget zár be?

Mágneses térben, áramjárta hosszú egyenes vezetőre ható erő?

45. ábra


– 70 –


1. Két párhuzamosan futó hosszú lengővezeték egymástól 2cm-re

van, és 20cm-es távolságokban rögzítették őket.

a. Mekkora erő hat a rögzítési pontokra, ha mindkét vezetékben

2A áram folyik?

b. Milyen irányú a fellépő erőhatás, ha az áram iránya a vezeté-

kekben azonos?

1. kísérlet – Lorentz erő párhuzamos vezető-

párban

Eszközök:

Változtatható feszültségű egyenáramú áramforrás.

Párhuzamos vezetőpár, állvány, távtartó.


Rögzítsük a távtartóval az állványra a párhuzamos vezetőpárt, majd

kössük az áramforrásra párhuzamosan, az ábrának megfelelően.

Kapcsoljuk be rövid ideig az áramkört és figyeljük meg a vezető-

pár alakját.

Ha nem észlelhető változás, ismételjük meg a kísérletet nagyobb

feszültséggel.

A vezetőpárt kapcsoljuk sorosan is az áramforrásra.

Kapcsoljuk be újra rövid ideig az áramkört és figyeljük meg a ve-

zetőpár alakját.


46. ábra


– 71 –

Észrevételeink:

2. kísérlet – Az elektron fajlagos töltésének meghatáro-

zása


Eszközök:

nagyfeszültségű áramforrás, lengővezetékek, 2 db multiméter

tekercspár, elektron elhajlási cső elektronágyúval

47. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört a műszaki leírásnak megfe-

lelően. Az áramkör ellenőrzése után kapcsoljuk be az elektronágyú

fűtőkörét, és a tekercspárt. Sötétítsük be a helyiséget. Kapcsoljunk

feszültséget a gyorsító áramkörre, fokozatosan növelve azt.

Figyeljünk arra, hogy a feltüntetett maximum értékeket soha ne

lépjük túl!

Változtassuk óvatosan a tekercsre adott feszültség, ezzel az áram

nagyságát.

Mit tapasztalunk?

Állítsuk be úgy a gyorsító feszültséget és a tekercs áramát úgy,

hogy a rácsos tárgylemezen a nyaláb néhány jól látható rácspon-

ton haladjon keresztül.

A tárgylemez rácsozása cm skálázású.

A mért értékekből határozzuk meg az elektron fajlagos töltését!


– 72 –

Észrevételeink:

A mérés és számolás:

Feladatok:

1. Egy elektronágyú gyorsító feszültsége 10000V. A kilépő elektro-

nok egy négyzetes kondenzátor lemezei között haladnak át, ame-

lyek távolsága egymástól 5cm, és a felületük 100cm2 –es. A kon-

denzátor fegyverzetei között az ábrán látható módon 10-4T nagy-

ságú mágneses indukciós mező található.

a. Mekkora feszültséget kapcsoljunk a kondenzátorra, hogy a

fegyverzetek között áthaladó elektronnyaláb ne térüljön el?

b. Ha nem kapcsolunk feszültséget a kondenzátorra, akkor a

fegyverzetek szélétől 30cm-re lévő ernyőn hol csapódik be az

elektronnyaláb?

48. ábra


– 73 –

VÁLTAKOZÓ ÁRAM


Mikor beszélünk váltakozó, illetve szinuszos váltakozó áramról?

Mit értünk a váltóáram effektív értékén, hogyan számoljuk ki?

Mi az az induktív és kapacitív ellenállás?

Jellemezd a soros RLC kör feszültség és áramerősség viszonyait,

mi az a fázisszög?

Mit értünk hatásos és meddő teljesítmény alatt? Miért égnek né-

ha az utcán a lámpák fényes nappal?


– 74 –


1. Mekkora a 230V-os, 50Hz-es hálózati áramforrásra kapcsolt

1000W teljesítményfelvételű vízmelegítőn átfolyó áram effektív

és maximális értéke?

2. Milyen kapcsolat van a háromfázisú ún. ipari áram és a háztartá-

sokban használt 230V-os 50Hz-es váltakozó áram között?

3. Ha egy tekercsre 32V egyenfeszültséget kapcsolunk, akkor rajta

4A áram folyik keresztül. Míg ha 32V effektív értékű szinuszos

váltóáramot, akkor 1,6A a rajta átfolyó áram.

a. Mekkora a tekercs önindukciós együtthatója?

b. Váltóáram esetén mekkora a fázisszög?


– 75 –

1. kísérlet – Váltakozó áram vizsgálata oszcilloszkóppal

I.

Eszközök:

Változtatható váltóáramú áramforrás.

ellenállás, nagy induktivitású tekercs, nagy kapacitású kondenzátor,

lengővezetékek

Kétcsatornás oszcilloszkóp és tartozékai.

49. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört, az oszcilloszkóp műszaki

leírását figyelembe véve. Az áramkör ellenőrzése után kapcsoljuk be

az oszcilloszkópot. Fokozatosan adjuk rá a feszültséget az áramkör-

re. Figyeljük az oszcilloszkóp kijelzőjét, finoman hangoljuk a mű-

szert.

Ismételjük meg a kísérletet kondenzátorral és ellenállással.

Ismételjük meg a kísérletet tekerccsel és kondenzátorral.


Észrevételeink:


– 76 –

2. kísérlet – Váltakozó áram vizsgálata oszcilloszkóppal

II.

Eszközök:

Változtatható váltóáramú áramforrás.

ellenállás, nagy induktivitású tekercs, nagy kapacitású kondenzátor,

lengővezetékek

Kétcsatornás oszcilloszkóp és tartozékai.


Az előző kísérletet alapul véve változtassuk meg az összeállítást

úgy, hogy az ellenállásról érkező jelet az X, a tekercsről érkező jelet

az Y bemenetre kapcsoljuk. Az áramkör ellenőrzése után kapcsoljuk

be az oszcilloszkópot. Fokozatosan adjuk rá a feszültséget az áram-

körre. Figyeljük az oszcilloszkóp kijelzőjét, finoman hangoljuk a mű-

szert.

Ismételjük meg a kísérletet kondenzátorral és ellenállással.

Ismételjük meg a kísérletet tekerccsel és kondenzátorral.


Észrevételeink:

Hogyan nevezzük az így kapott görbéket?

Mire lehet pl. felhasználni, ezt a mérési módot?


– 77 –

Feladatok:

1. Az ábrán látható áramkört hálózati 230V-os áram-

forrásra kapcsoljuk.

a. Hogyan válasszuk meg a tekercset, azaz mekko-

ra legyen az önindukciós együtthatója, ha az

áramkörben rezonanciát akarunk kelteni?

b. Mekkora ebben az esetben a fázisszög?

c. Számít e az ohmos ellenállás nagysága?

50. ábra


– 78 –

LED


Mit nevezünk félvezetőnek, mi az a lyukvezetés?

Mi az a p ill. n típusú félvezető? Írj rá példát!

Hogyan működik a dióda? Egészítsd ki az ábrát! Melyik a nyitó,

ill. záró irányú kapcsolás?

51. ábra

……………….. ……………….. ………………..

Mit jelent a LED kifejezés? Hogyan működik?


– 79 –

52. ábra


1. Az ábrán egy egyutas egyenirányító végletekig leegyszerűsített

kapcsolási rajza található.

a. A bemenő feszültség ismeretében rajzoljuk be a kimenő fe-

szültséget az ábrába.

b. Hogyan javíthatunk az áramkörön?

c. Milyen lesz a javítás után a kimenő feszültség?

53. ábra

1. kísérlet – LED színe

Eszközök:

4-5 db különböző színű LED

folyékony nitrogén

egyenáramú áramforrás, vezetékek

54. ábra


Kapcsoljuk nyitóirányban hosszan lógó vezetékre az egyik LED-et.

Figyeljük meg a kibocsátott fény színét. Majd működés közben

mártsuk folyékony nitrogénbe.


– 80 –

Ismételjük meg az eljárást a többi LED-del is.

Mit tapasztalunk?

Keressünk magyarázatot a jelenségre.

Észrevételeink:


2. kísérlet – LED nyitókarakterisz-

tikája

2 db LED, kb. 400-600 ohmos ellenállás

0-6V finoman változtatható egyenfe-

szültségű áramforrás.

feszültség és áramerőség mérő műsze-

rek (multiméterek)


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört az egyik dióda felhasználá-

sával. Ügyeljünk a dióda nyitó irányú kapcsolására. Ellenőrizzük le

az áramkört. A feszültség fokozatos növelése közben figyeljük a dió-

dán átfolyó áramerősséget. A nyitófeszültség elérésekor az áram

hirtelen megnő, itt finomhangolás szükséges.

Az diódán átfolyó áram ne haladja meg a 10mA-t!

Jegyezzük fel a mérési jegyzőkönyvbe a diódán mért feszültség

és áramerősség értékeket.

Ábrázoljuk grafikonon a mért értékeket.

Ismételjük meg az eljárást a másik diódára is.

Mekkora a diódák nyitófeszültsége?

55. ábra


– 81 –


A LED jelzése:

U[V]

i[mA]

Uny=

A LED jelzése:

U[V]

i[mA]

Uny=

A diódák nyitókarakterisztikái:

Feladatok:

1. Tervezz kétutas egyenirányítót!


– 82 –

NAPELEMEK


Mi a különbség a napelem és a napkollektor között?

Hogyan működik a napelem? Egészítsd ki az ábrát!

56. ábra

Mi az a mono- ill. polikristályos napelem?

57. ábra 58. ábra

A ma használatos napelemek kb. mekkora hatásfokkal alakítják

át a napenergiát elektromos energiává?


– 83 –


1. A hidrogén alapállapotú elektronját mekkora hullámhosszú fény

juttatja a harmadik energiaszintre?

1. kísérlet – Napelem teljesítményének hőmérsékletfüg-

gése.

Eszközök:

Előre behűtött monokristályos napelemcella.

Kontakthőmérő, fényforrás

lengő vezetékek, ismert kb. 100 ohm -os ellenállás

áram és feszültségmérő műszerek (digitális multiméterek)

59. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört. A kontakthőmérőt illesszük

a napelem hátoldalához. Világítsuk meg közelről a napelemet, hogy

a hőhatás is érvényesüljön, de ne túl közelről! Figyeljük a hőmérőt,

a feszültség és áramerőség mérőt. Jegyezzük fel az értékeket a mé-

rési jegyzőkönyvbe.

Az egyes mért értékeknél számoljuk ki, a napelem leadott telje-

sítményét.


– 84 –

Ábrázoljuk a teljesítményt a hőmérséklet függvényében.

Mit tapasztalunk?


Napelem jelzése:

R=

T=

U=

i=

P=

Grafikon:

Észrevételeink:


– 85 –

2. kísérlet – Ismeretlen napelem hatásfokának meghatá-

rozása.

A napelemek hatásfokának meghatározása meglehetősen körülmé-

nyes és sokrétű feladat, így csak egy összehasonlító mérést vég-

zünk.

Eszközök:

1db ismert hatásfokú és 1 db ismeretlen hatásfokú napelem.

fényforrás, lengő vezetékek, ismert kb. 100 ohm -os ellenállás

áram és feszültségmérő műszerek (digitális multiméterek)

mérőszalag

60. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört az ismert hatásfokú nap-

elem segítségével. A fényforrást bekapcsolva, jegyezzük fel a fe-

szültség és áramerősséget, számoljuk ki a leadott teljesítményt.

Cseréljük ki a napelemet az ismeretlen hatásfokúra és ismételjük

meg az eljárást.

Határozzuk meg a napelemek felületét.

Számoljuk ki az ismeretlen napelem energiaátalakítási hatásfo-

kát!



– 86 –


Az ismert napelem hatásfoka: =

U i P x y

Az ismeretlen napelem jellemzői:

U’ i’ P’ x’ y’ A’

Az ismeretlen napelem hatásfoka:

=

Feladatok:

1. Hol érdemes napelemekkel megoldani az elektromos áramellá-

tást?

2. Ha a házadban napelemekkel akarod megoldani az elektromos

áram ellátását, miket kell beszerezned hozzá?


– 87 –

AZ ANYAG HULLÁMTERMÉSZETE


Ki volt az a tudós, aki az anyag kettős természetével elsőként

foglalkozott érdemben?

Hogyan számoljuk ki egy részecske hullámhosszát?

Mi az a tulajdonság, amivel igazolható a részecskék hullámtermé-

szete?

Miért nem kezelhető egyszerű hullámként egy részecske?

Mi az a hullámcsomag?


– 88 –


1. Mekkora a hullámhossza annak a protonnak, amelyiket 10000V

gyorsító feszültség gyorsított fel?

2. Egy 0,5 kg tömegű labdát 50m/s sebességgel dobunk el.

a. Mekkora a hullámhossza?

b. Miért nem észlelhetjük soha a makroszkopikus testek hullám-

tulajdonságait?

3. Egy elektronágyú gyorsító feszültsége 5000V. Mekkora rácsállan-

dójú kristályon halad át az elektronnyaláb, ha a rácstól 20cm re

lévő ernyőn az első erősítési helyek 10cm-re vannak egymástól?


– 89 –

1. kísérlet – Elektroninterferencia

Eszközök:

Elektrondiffrakciós készülék és tartozékai.

Nagyfeszültségű egyenáramú áramforrás

Lengő vezetékek

61. ábra


A műszaki leírásnak megfelelően állítsuk össze az ábrán látható

áramkört. Kapcsoljuk be a fűtőkört, majd várjunk néhány percet.

Közben sötétítsük be a helyiséget. Fokozatosan adjuk rá a készülék-

re a gyorsító feszültséget.

Figyeljünk arra, hogy a feltüntetett maximum értékeket soha ne

lépjük túl!

Mit észlelünk?

Különböző gyorsító-feszültségek esetén jegyezzük fel a legjobban

látható interferenciagyűrűk sugarát, és természetesen azt is,

hogy ez hányadik. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet.

Határozzuk meg az alkalmazott rács rácsállandóját.

Észrevételek:



– 90 –


A rács távolsága a fluoreszkáló ernyőtől:

L=

U λ k r d

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Ezek alapján a rács rácsállandója:

d=

Milyen kristályos anyag lehet ez?

Feladatok:

1. Hogyan győződhetünk meg arról, hogy az elhajlási kép a kísér-

letben valóban az elektronoktól származik és nem a kristályrá-

cson keltett röntgensugárzástól?


– 91 –

CSILLAGÁSZAT


Sorold fel a naprendszer bolygóit és a jelentősebb holdakat!

Mit jelent a csillagnap, illetve a valódi nap kifejezés?

A naprendszer tömegének, illetve perdületének hány százaléka

jut a napra?

Milyen távolságegységeket használnak a bolygókutatásban illetve

a csillagászatban?

Mi az a vöröseltolódás, mire következtetünk belőle?


– 92 –

Mit jelent a kettőscsillag kifejezés?

Az üstökösök csóvája milyen helyzetű a naphoz viszonyítva? Mi-

ért?

Sorold fel a Kepler törvényeket!


1. Számoljuk ki az első és második szökési sebességet! Mit értünk

harmadik szökési sebesség alatt? A föld tömege: 5,97·1024kg,

sugara: 6373km.


– 93 –

1. kísérlet – Bolygó megfigyelés

Eszközök:

Tiszta égbolt ragyogó csillagokkal.

Csillagászati távcső (SkyWatcher BD 200/1000 New-

ton)

A magyar csillagászati egyesület honlapja, észlelési

ajánlat.


Állítsuk fel a távcsövet egy kevéssé fényszennyezett helyen. A ma-

gyar csillagászati egyesület honlapján szereplő aktuális bolygóada-

toknak megfelelően pozícionáljuk a távcsövet.

Keressük meg a látható bolygókat és holdjaikat.

Állítsuk távcsövünket a holdra.

Írjuk le észleléseinket!

Észleléseink:

A bolygók és csillagok áthaladnak a távcső látómezején. Valóban

ilyen „gyorsan” mozognak? Magyarázd meg a jelenséget. Mit te-

hetünk ellene?

62. ábra


– 94 –

2. kísérlet – Messier objektumok

Eszközök:

Tiszta égbolt ragyogó csillagokkal.

Csillagászati távcső (SkyWatcher BD 200/1000 Newton)

Messier-album, vagy Internet

63. ábra

M104 – Sombrero galaxis (NGC4594)


Állítsuk fel a távcsövet egy kevéssé fényszennyezett helyen. Válasz-

szuk ki az évszaknak és napszaknak megfelelő Messier objektumo-

kat, és pozícionáljuk rá a távcsövet.

Írjuk le észleléseinket!

Észleléseink:


– 95 –

Feladatok:

1. Egy műholdat geostacionárius pályára akarnak állítani. Milyen

magasan fog a föld felszíne felett keringeni?

2. Egy 1,5 tonna tömegű műhold a föld középpontjától 15000 km

távolságban körpályán kering.

a. Mekkora lesz a sebessége, ha a pályasugarat 20000 km –re

emelik?

b. Mennyi energiára van ehhez szükség, ha az üzemanyag ége-

tésből adódó tömegveszteségtől eltekintünk?

3. Mit ábrázol a kép? Jelöld be a nap helyét!

64. ábra


– 96 –

STATISZTIKUS FIZIKA


Hogyan származtatjuk a gáz nyomását?

Mi az a szabadsági fok? Mennyi a szabadsági foka a He, az O2 ill.

a CH4 részecskéknek?

Mi az az ekvipartíció tétele?

Mit mondhatunk egyetlen részecske, ill. a sokaság részecskéinek

energia eloszlásáról?


– 97 –

Hogyan értelmezhetjük a párolgás jelenségét?


1. Átlagosan mekkora sebességgel mozognak a levegőben lévő oxi-

géngáz részecskék, ha a hőmérséklet 270C?


– 98 –

1. kísérlet – Részecskék eloszlása I.

Eszközök:

papír, ceruza, dobókocka

6 db számozott apró tárgy.


Modellezzük a gázrészecskéket a 6 számozott tárggyal, a véletlen

mozgást pedig a dobókocka szabályozza. Rajzoljunk a papírra egy

kétosztatú edényt, az ábrának megfelelő módon. Helyezzük el a 6

részecskét az egyik oldalon, majd kezdjük el dobálni a dobókockát.

Amelyik részecske sorszámát kidobjuk, az átkerül a másik oldalra.

Minden egyes dobás után húzzunk egy vonalat a mérési jegyző-

könyv megfelelő rubrikájába.

A kísérletet legalább 50 dobókocka dobásig folytassuk!

Számoljuk össze, hogy az egyes eloszlásokhoz mekkora érték

tartozik, az eredményt ábrázoljuk oszlopdiagramon.



eloszlás gyakoriság

0 – 6

1 – 5

2 – 4

3 – 3

4 – 2

5 – 1

6 – 0

Észrevételeink:

65. ábra


– 99 –

Gyakorisági hisztogram:

2. kísérlet – Részecskék eloszlása II.

Eszközök:

Számítógép, eloszlas.exe nevű számítógép program.


A számítógépes program lényegében az előző kísérlet kibővített és

felgyorsított változata. Indítsuk el a programot és járjunk el a prog-

ram használati útmutatója szerint.

Figyeljük meg 6 db részecske viselkedését.

Több lépésben növeljük meg a részecskék számát és figyeljük

közben az eloszlásgörbe viselkedését!

Mi történik, ha a két oldalon két különböző típusú gázt tárolunk,

és a szelepet kinyitjuk?

Írjuk le tapasztalatainkat és vonjuk le következtetéseinket.

Tapasztalatok következtetések:


– 100 –

Feladatok:

1. Az ábrán látható hőszigetelő falú tartály két egyforma egyenként

10dm3 térfogatú része egy csappal elválasztható. A tartály bal ol-

dalán 1 mol 300C-os hélium a másik oldalán szintén 1 mol 00C-os

hidrogén gáz található. A csapot kinyitva a

gázok összekeverednek.

c. Mekkora lesz a kialakuló közös hőmér-

séklet?

d. Mekkora lesz a tartályban a nyomás?

66. ábra


– 101 –

FOGALOMTÁR

Végezetül álljon itt egy tárgymutató, ahol is az egyes fogalmak, tételek

mellett a rájuk jellemző lecke sorszáma van feltüntetve.

adiabata folyamat 7

belsőenergia változás 7

Boyle - Mariotte törvény 5

Broglie hullámhossz 18

csatolt rezgés 9

csillagászati egység (cse) 19

csillagnap 19

csúcshatás 10

dinamika alaptörvénye forgó testekre 2

dióda 16

disszipatív munkavégzés 4

effektív érték 15

ekvipartíció tétele 20

elektromotoros erő 13

ellenállás és hőmérsékletfüggése 12

fajlagos ellenállás 12

felületi feszültség 6

felületi töltéssűrűség 10

félvezető 16

feszültség 11

fluxus (elektromos) 10

forgási energia 2

frekvencia 9

Gay - Lussac I. és II. törvénye 5

gáz munkavégzése 7

görbületi nyomás 6

harmonikus rezgőmozgás állapotjellzői 8

hatásos teljesítmény 15

Hertzsprung - Russell diagramm 19

hőkapacitás 7


– 102 –

hőtan I. főtétele 7

hullámcsomag 18

hullámhossz 9

Huygens - Fresnel elv 9

ideális gáz 5

ideális gáztörvény 5

impulzusmomentum, perdület 2, 3

induktív ellenállás 15

interferencia 9

kapacitív ellenállás 15

kapilláris jelenség 6

Kepler törvényei 19

kettőscsillag 19

kinetikus azaz mozgási energia 4

Kirchoff I. és II. törvénye 13

konzervatív erőtér 4, 11

kötött állapot 4

LED 16

lendület, impulzus 1

lendületmegmaradás, impulzusmegmaradás 1

Lissaojues-görbe 15

Lorentz erő 14

lyukvezetés 16

mechanikai energia 4

mechanikai hullám 9

meddő teljesítmény 15

minimál felület 6

monokristályos napelem 17

munkatétel 4

n típusú félvezető 16

napelem 17

napkollektor 17

nedvesítő folyadék 6

ohm törvénye teljes áramkörre 13

p típusú félvezető 16


– 103 –

parsec (pc) 19

perdülettétel 3

periódusidő 9

polikristályos napelem 17

potenciál 11

potenciális energia 4, 11

rezonancia feltétel 8

rugalmas és rugalmatlan ütközés 1

szabadsági fok 7, 20

szöggyorsulás 2

szupravezetés 12

tehetetlenségi nyomaték 2

teljesítmény forgó mozgás esetén 3

teljesítménytényező 15

terjedési sebesség 9

üresjárási feszültség 13

valódi nap 19

váltakozó áram 15

Van de Graaff generátor 10

vektori szorzat 14

vöröseltolódás 19


– 104 –

FORRÁSOK

Felhasznált irodalom:

Búdó Ágoston: (1997) Kísérleti fizika I. - III. Budapest, Nemzeti

Tankönyvkiadó.

Holics László: (1994) Fizika I-II. Budapest, Műszaki Könyvkiadó.

ekh.kvk.uni-obuda.hu

fizipedia.bme.hu

A képek forrásai:

Búdó Ágoston: Kísérleti fizika I.-III. 12, 13, 14, 15

Holics László: Fizika I.-II. 11, 40

Leybold Didactic GMBH 47, 61

3bscientific.hu 1, 2, 6, 25, 26, 27

atlasoftheuniverse.com 64

ekh.kvk.uni-obuda.hu 57, 58

electronic.hu 49

makszutov.hu 62

metal.elte.hu 7

puskas.hu 30, 31

vatera.hu 17

wikipedia.hu 29, 32, 39, 54, 63

A többi képet rajzolta, fényképezte, ill. szerkesztette: Juhász Zoltán

Documents

Munkafüzet...Munkafüzet – Fizika, 12. évfolyam – 5 – vagy ha a helyzet megkívánja, haladéktalanul hívjunk mentőt. Egyér-telmű utasításokkal szabjunk feladatot a tanulók