A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet FIZIKA. Emeltszintű érettségi

„A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban”

Munkafüzet

FIZIKA

Emeltszintű érettségi

Bognár Gergely

TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031

TARTALOMJEGYZÉK

Előszó ............................................................................................. 3 A laboratórium munka és balesetvédelmi szabályzata ............................ 4 1. Súlymérés ............................................................................... 6 2. A rezgőmozgás kísérleti vizsgálata ............................................ 11 3. Egyenletesen gyorsuló mozgás vizsgálata lejtőn ......................... 16 4. Lövedék sebességének mérése ballisztikus ingával ..................... 20 5. Nehézségi gyorsulás mérése .................................................... 23 6. A vízszintes hajítás kísérleti vizsgálata ...................................... 28 7. Hangsebesség mérése állóhullámokkal ...................................... 32 8. Halogén izzó sugárzási teljesítményének mérése ........................ 35 9. Szilárd anyag fajhőjének mérése .............................................. 40 10. Halmazállapot változás energetikai vizsgálata ............................ 44 11. Elektrosztatikus tér kísérleti vizsgálata ...................................... 48 12. Elektrolit vezetési tulajdonságának vizsgálata ............................ 52 13. Áramforrás paramétereinek vizsgálata ...................................... 56 14. Ellenállás mérés Wheatstone-híddal .......................................... 59 15. Termisztoros hőmérő készítése, félvezető ellenállásának hőmérsékletfüggése ...62 16. Hagyományos és energiatakarékos izzólámpa összehasonlítása .... 66 17. A víz törésmutatójának mérése ................................................ 69 18. Domború lencse fókusztávolságának mérése.............................. 72 19. A fényelhajlás kísérleti vizsgálata ............................................. 76 20. Napelemcella vizsgálata .......................................................... 79

Fogalomtár .................................................................................... 83 Források ........................................................................................ 95

Munkafüzet – Fizika, emeltszintű érettségi

ELŐSZÓ

Kedves Érettségiző! Egy, az emeltszintű érettségire felkészítő munkafüzetet tartasz a kezedben. Ha már a kezedbe vetted, és az érettségire készülsz, nem kell meggyőznünk, hogy a fizika szépségéről és fontosságáról. Az emeltszintű érettségi egy új feladatot állít eléd. Nem elegendő a fizikát érteni és szeretni, vizsgahelyzetben számot kell adnod tudásodról is. A feladatgyűjtemény elsősorban ebben próbál segítséget nyújtani. Különös hangsúlyt fektetve a szóbeli rész kísérleteire és méréseire. A munkafüzetben szereplő húsz téma a 2013-as év emeltszintű kísérleteit dolgozza fel. Első lépésben rövid kérdéseken keresztül felidézheted a kísérlet elvégzéséhez szükséges elméleti ismereteket. Ezután a kísérlet részletes leírása következik képekkel és ábrákkal, majd a hozzájuk kapcsolódó kérdések. Végül a korábbi évek írásbeli feladatai, amelyek a kísérletekhez kapcsolódnak, segítenek a felkészülésben. Minden leendő vizsgázónak kívánom, hogy forgassa eredményesen a munkafüzetet, és kiváló érettségi vizsgát tegyen. A szerző

–3–


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 részben (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 alkalmazott eszközök, demonstrációs anyagok nem sérültek, rongálódtake. Hiba esetén értesítsük a laboratórium személyzetét. 5. A kísérleti eszközöket, anyagokat, csak és kizárólag rendeltetésszerűen, 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 elengedhetetlen feltétele a rend és fegyelem. 9. A sérülések, balesetek elkerülése érdekében a foglalkozást vezető tanár folyamatosan nyomon követi a kísérletek előkészítését és végrehajtásának menetét. Bármilyen gond, probléma esetén, azonnal jelezzünk 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 károsodhatnak. 11. A laboratóriumból történő távozást megelőzően győződjünk meg róla, hogy a helyiségben tűz-, balesetveszélyes helyzetet nem hagyunk hátra. A laboratórium működési rendjének megfelelően hajtsuk végre az áramtalanítást. 12. Baleset esetén a lehető leggyorsabban mérjük fel a sérülés, illetve sérülések mértékét, kezdjük meg a sérültek ellátását. Amennyiben úgy ítéljük meg, kérjük az iskola egészségügyi személyzetének segítségét, –4–


vagy ha a helyzet megkívánja, haladéktalanul hívjunk mentőt. Egyértelmű utasításokkal szabjunk feladatot a tanulók tevékenységét illetően, elkerülve ezzel a további balesetek bekövetkezését, illetve az esetleges 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 feszültségmentes állapotban kerüljenek összeállításra, azt követően csak ellenőrzés után, és engedéllyel kössék rá a tápfeszültséget. Üzemzavar 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 működtetésében. 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!

–5–


SÚLYMÉRÉS Ismétlés 1. Fejtsd ki a következő fogalmakat! Erőkar: Forgatónyomaték: Tömegközéppont:

Súly:

Erőpár:

2. Minden részletre ügyelve fogalmazd meg a törvényeket! Pontszerű test egyensúlyi feltétele:

Merev test egyensúlyi feltétele:

3. Sorolj fel legalább öt darab egyszerű gépet, és kettőnek rajz segítségével magyarázd meg a működését!

–6–


1. kísérlet – Rúdon függő test tömegének mérése digitális mérleggel Eszközök: Egy méternél hosszabb rúd mérőszalaggal ellátva, digitális mérleg, a rúdra felakasztható, a mérleg méréshatárát meghaladó ismeretlen tömegű test.

1. ábra

A kísérlet leírása: A rudat támasszuk alá egy ékkel és a digitális mérleggel úgy, hogy a két alátámasztás között pontosan egy méter legyen! Akasszuk a súlyt négy különböző helyre, olvassuk le a digitális mérleg által mutatott értékeket és a súly pontos helyét! A mért adatokat jegyezzük fel!

Megjegyzések:  

A súlyt ne akasszuk túl közel a mérleghez, mert könnyen átléphetjük a mérleg méréshatárát! A digitális mérleg kijelzője grammban írja ki az értékeket, ezt számítsuk át erőre!

Feladatok: 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Készíts vázlatos rajzot a mérésről, és tüntesd fel az erőket!

–7–


3. A mért adatok segítségével számítsd ki a test tömegét, és add meg a mérés hibáját!

2. kísérlet – Rúdon függő test tömegének mérése rugós erőmérővel Eszközök: Egy méternél hosszabb rúd mérőszalaggal ellátva, rugós erőmérő, a rúdra felakasztható, az erőmérő méréshatárát meghaladó ismeretlen súlyú test.

2. ábra

A kísérlet leírása: A rudat támasszuk alá egy ékkel, és függesszük fel az erőmérőre úgy, hogy a két tartópont között pontosan egy méter legyen! Akaszszuk a súlyt négy különböző helyre, olvassuk le a rugós erőmérő által mutatott értékeket, és a súly pontos helyét. A mért adatokat jegyezzük fel!

Megjegyzés: 

A súlyt ne akasszuk túl közel az erőmérőhöz, mert könnyen átléphetjük a méréshatárát, és a rugó megnyúlása miatt a rúd sem lesz vízszintes helyzetben, ami nagyban rontja a mérés pontosságát. –8–


Feladatok: 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Készíts vázlatos rajzot a mérésről, és tüntesd fel az erőket!

3. A mért adatok segítségével számítsd ki a test tömegét, és add meg a mérés hibáját!

4. A két mérés közül melyik a pontosabb, és miért?

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik teszt feladatai közül. 1. Egy motoros célja felé félútig 80 km/h, majd utána 60 km/h sebességgel haladt. Mekkora volt az átlagsebessége? A. Nagyobb, mint 70 km/h. B. 70 km/h. C. Kisebb, mint 70 km/h.

–9–


2. Egy lejtő tetejéről elengedett golyó egyenletesen változó mozgást végez, és az első másodperc alatt 1 ceruzahossznyi utat tett meg. Hány ceruzahossznyi utat tenne meg az első 3 másodperc alatt? A. 3 B. 6 C. 9 3. Ugyanazt a G súlyú testet először egy egykarú emelővel, majd egy kétkarú emelővel tartjuk egyensúlyban. Az első esetben F1, a második esetben F2 erőt kell kifejtenünk. A geometriai méreteket a mellékelt ábra mutatja, az emelő tömege elhanyagolható. Milyen kapcsolat van az erők között?

3. ábra

A. F1 F2 4. Két darab nyugalomban lévő, 2 kg tömegű tégla fekszik egymáson. Mekkora erővel nyomja az alsó tégla a felsőt? A. Kb. 40 N erővel, mert együtt 4 kg tömegűek. B. Kb. 20 N erővel, mert a felső 2 kg tömegű. C. 0 N, mert egyensúly van. 5. Hogyan változik a keljfeljancsi tömegközéppontjának helyzete, ha fekvő helyzetből önmagától „feláll”? A. A tömegközéppont feljebb kerül. B. A tömegközéppont lejjebb kerül. C. A tömegközéppont helyzete változatlan marad.

– 10 –


A REZGŐMOZGÁS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. A fizikában mit hívunk rezgésnek?

2. Írj legalább négy példát a rezgésekre!

3. Milyen fizikai mennyiségekkel írható le a rezgőmozgás?

4. Fogalmazd meg a harmonikus rezgőmozgás definícióját, ha tudsz, írj többet is!

5. Írd le a harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő, sebesség-idő, gyorsulás-idő függvényeit, és értelmezd a bennük szereplő mennyiségeket!

– 11 –


6. Mitől függ egy rugóra akasztott test rezgésideje? Írd le a képletet is, és értelmezd a benne szereplő mennyiségeket!

7. Mi a rezonancia?

8. Írj két-két példát, ahol a rezonancia káros, illetve hasznos!

1. kísérlet – A rezgésidő képletének igazolása mérőkísérlettel Eszközök: Rugó, stopperóra és súlysorozat, Bunsen-állvány dióval és a dióba befogható rúddal.

A kísérlet leírása: A rezgésidő képletének igazolásához akasszunk különböző tömegű testeket a rugóra, és mérjük meg a periódus időt, legalább négy különböző tömeggel. Végül az eredményeket rögzítsük egy táblázatban!

Megjegyzések: 



Egy rezgésnek a periódusidejét nehéz pontosan megmérni, ezért legalább 10 rezgés idejét mérjük meg, és ebből számoljunk vissza, 4. ábra így pontosabb értéket kapunk. Ügyeljünk arra, hogy a rezgés egy egyenes mentén menjen végbe, és ne térjen ki oldalra!

– 12 –


Feladatok: 1. Ábrázoljuk grafikonon a

√

arányt!

2. Értelmezd a grafikon alapján a a képlet és a grafikon a

√

√

összefüggést! Mit mond

arányosságról?

3. Meghatározható-e a grafikonból a rugóállandó, és ha igen, menynyi az értéke?

– 13 –


2. kísérlet – Ismeretlen test tömegének mérése a rezgésidő segítségével Eszközök Rugó, stopperóra és ismeretlen tömegű test, Bunsen-állvány dióval, és a dióba befogható rúddal.

A kísérlet leírása: Akasszuk az ismeretlen tömegű testet a rugóra és mérjük meg a periódusidejét legalább háromszor. Az adatokat gyűjtsük táblázatba!

Megjegyzések: Egy rezgésnek a periódusidejét nehéz pontosan megmérni, ezért legalább 10 rezgés idejét mérjük meg, és ebből számoljunk vissza, így pontosabb periódus időt kapunk. Ügyeljünk arra, hogy a rezgés egy egyenes mentén menjen végbe, és ne térjen ki oldalra.

Feladatok: 1. Az előző mérés grafikonját felhasználva határozzuk meg a test tömegét, és adjuk meg a mérés hibáját!

– 14 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül. 1. 2009 máj. Egy csúzli két, egyenként D = 25 N rugóállandójú gumiból készült. Egy fiú a csúzliba egy m=0,02 kg tömegű kavicsot tesz, és megfeszíti a csúzli gumijait. A kavics ekkor a talaj fölött 1,25 m magasan van, a gumik vízszintesek, és eredeti hosszukhoz képest 40 cm-rel vannak megnyújtva. A fiú ezután elengedi a kavicsot, és vízszintesen kilövi. (A légellenállás elhanyagolható, a gumikat tekintsük teljesen párhuzamosnak, a gumi nyújtatlan állapotában a kavics éppen a csúzli két ága között van, a kavics függőleges elmozdulásától eltekinthetünk, amíg a csúzlit el nem hagyja.) A. Mekkora erővel tartja a fiú nyújtva a csúzlit, mielőtt lőne? B. Milyen sebességgel repül ki a kő? C. Milyen messze esik le vízszintes terepen? 2. 2008. nov. Egy felfüggesztett, nyújtatlan rugót egy ráakasztott test 5 cm-rel nyújt meg. A testet 3 cm-rel az egyensúlyi helyzet alá visszük, és ott elengedjük. Mekkora lesz a rezgés periódusideje, a rezgőtest maximális sebessége és maximális gyorsulása? (g = 10 m/s2 )

5. ábra

– 15 –


EGYENLETESEN GYORSULÓ MOZGÁS VIZSGÁLATA LEJTŐN Ismétlés 1. Mikor lesz egy mozgás egyenes vonalú és egyenletes?

2. Mi a különbség az egyenes vonalú egyenletes és az egyenletesen változó mozgás között?

3. Ismertesd a gyorsulás fogalmát!

4. Mikor és hol élt Galileo Galilei, és milyen felfedezések fűződnek a nevéhez?

5. Rajzold be az ábrába, milyen erők hatnak a lejtőn mozgó testre, ha a súrlódás nem elhanyagolható!

– 16 –


6. A berajzolt fenti erőket milyen képlettel számíthatnánk ki?

1. kísérlet – Egyenletesen gyorsuló mozgás vizsgálata lejtőn Eszközök: Lejtő, csapágygolyók, mérőszalag, szigetelő szalag, stopper, szögmérő és bak a lejtő alátámasztásához.

A kísérlet leírása:

6. ábra

Támasszuk a lejtőt a bakra, és az oldalára 10 cm; 40 cm; 90 cm; 160 cm távolságonként helyezzünk el egy jelzést a szigetelő szalaggal! A golyó elindítása után mérjük meg az egyes jelek eléréséhez tartozó időtartamokat! A mérést végezzük el különböző szögekben, majd az adatokat gyűjtsük táblázatba!

Megjegyzések:    

Egyszerre csak egy út megtételéhez szükséges időt mérjünk! Minden mérést legalább háromszor végezzünk el a nagyobb pontosság érdekében! A jelzéseket ne a lejtő szélétől mérjük, hanem a golyó indítási helyétől! Kis dőlésszögeket állítsunk be, mert a golyó így lassabban mozog, és az időmérés hibája kisebb lesz.

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. A mérési adatok segítségével készítsd el az út-idő grafikont, legalább három különböző dőlésszög mellett!

– 17 –


3. Számítsd ki hibával együtt a bejelölt útszakaszokhoz tartozó átlagsebességeket legalább három különböző dőlésszögre!

4. Az átlagsebességeket ábrázold a sebesség-idő grafikonon!

– 18 –


5. A grafikonok alapján milyen mozgást végez a golyó?

6. Határozd meg a golyó gyorsulását legalább két dőlésszög mellett!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2011 okt. Álló helyzetből elengedett pontszerű test csúszik le egy 1 m magas, 30 fokos hajlásszögű lejtőn. Ezután egy ismeretlen magasságú, 60 fokos hajlásszögű lejtőn engedjük le a testet. Azt tapasztaljuk, hogy a lecsúszás ideje a két esetben azonos volt. (A súrlódás elhanyagolható.) a) Mekkora a 60 fokos hajlásszögű lejtő hossza? b) Mekkora sebességgel érkezik le a test a lejtők aljára az első és a második esetben? 2. 2010 okt. Egy m = 5 kg tömegű testet húzunk kötéllel, egyenletes sebességgel. A kötél a vízszintessel α = 30º-os szöget zár be, a súrlódási együttható a talaj és a test között μ = 0,1. ( g=10 m/s2 ) a) Mekkora a kötélben ébredő F erő? b) Mekkora munkát végzünk s = 5 m úton?

– 19 –


LÖVEDÉK SEBESSÉGÉNEK MÉRÉSE BALLISZTIKUS INGÁVAL Ismétlés 1. Ismertesd a lendület fogalmát és a lendület megmaradás törvényét!

2. Sorolj fel legalább öt példát a lendület megmaradásra, és kettőt részletesen is fejts ki!

3. Mi a különbség a rugalmas és a rugalmatlan ütközés között?

4. Írj legalább három-három példát rugalmas és rugalmatlan ütközésre!

5. Mitől függ a fonálinga lengésideje?

– 20 –


1. kísérlet – Tapadókorongos játékpisztoly-lövedék sebességének mérése ballisztikus ingával. Eszközök: Tapadókorong és az azt kilövő pisztoly, hurkapálca, mérőszalag, Bunsen-állvány, két ponton felfüggesztve az állványra akasztott fahasáb, mérőszalag valamint az idő mérésére egy stopper. (A hasáb és a lövedék tömege adott.)

7. ábra

A kísérlet leírása: A felakasztott fahasábra hurkapálcát erősítünk, és az állványra akasztjuk. A hurkapálca alá mérőszalagot helyezünk, és a pálcán bejelöljük a szalag kezdetét. Az előkészületek után, viszonylag közelről és vízszintesen kilőjük a tapadó korongot, mire az a hasábra tapad, és lengésbe hozza.

Megjegyzés: 

A lövéséknél igyekezzünk mindig ugyanoda célozni, hogy a rendszer tömegközéppontjának helye ne változzon!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Mérd le legalább háromszor, mennyire tolta hátra a hasábra tapadó hurkapálca a lövedéket, és hibával együtt számold ki a mérések átlagát!

– 21 –


3. Mérd meg a hasáb lengésidejét a rátapadt lövedékkel együtt! (A pontosság kedvéért 10 db lengés idejét mérd meg, és abból számold vissza a periódus időt!)

4. A mért lengésidő és a maximális kitérés (amplitúdó) ismeretében számítsd ki a lengés maximális sebességét! (Kis kitérések esetén az inga harmonikus rezgőmozgást végez.)

5. A tapadókorong rugalmatlanul ütközött a hasábnak. A maximális sebesség és a tömegek ismeretében számítsd ki a lövedék sebességét!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2009 okt. Egy lejtőt vízszintesen a = 10 m/s2 gyorsulással mozgatunk. A lejtőn egy m = 2 kg tömegű test a lejtőhöz képest nyugalomban marad, azzal együtt gyorsul. a) Mekkora a lejtő hajlásszöge, ha a lejtő és a test között nincsen súrlódás? Mekkora a nyomóerő, amit a lejtő kifejt a testre? b) Mekkora tapadási együttható esetén lenne a test nyugalomban a lejtőn akkor is, ha a lejtő állna? 8. ábra

– 22 –


NEHÉZSÉGI GYORSULÁS MÉRÉSE Ismétlés 1. Mit nevezünk szabadesésének?

2. Mi az a súly?

3. Mit mondhatunk a különböző tömegű, azonos magasságból egyszerre elengedett testek földet érési idejéről?

4. Kinek a nevéhez fűződik a fenti megállapítás?

5. Körülbelül mekkora a Föld felszínén a szabadon eső testek gyorsulása?

6. Milyen tényezők befolyásolhatják a nehézségi gyorsulás értékét?

– 23 –


1. kísérlet – Nehézségi gyorsulás mérése az „Audacity” számítógépes program segítségével Eszközök: Csapágygolyók, állvány, rajta érdes felületű kerámia lappal, számítógéphez köthető mikrofon (a beépített is megfelelő), számítógép, mérőszalag. Ingyenesen letölthető Audacity program.

A kísérlet leírása: Mérjük meg az állványon elhelyezett golyó magasságát! Kapcsoljuk be az Audacity programot! A golyót a kerámia lapon finoman meglökjük, mire az leesik. A kerámia lapon guruló golyó jellegzetes hangot ad ki, esés közben ez a hang elhallgat, majd a koppanás újból hallatszik. A két hang között eltelt időt a program segítségével megmérhetjük. A méréseket legalább négy különböző magasságban végezzük el!

Megjegyzés: 

A kísérlet ideje alatt csöndben kell maradni, hogy egyéb zajok ne zavarják meg a mérésünket.

Feladatok 1. Készíts hangfelvételt a számítógépes program segítségével, és mérd meg az esések időtartamát. Egy magasságból legalább háromszor mérj, és számold ki a mérések hibáját!

2. A mért magasság- és időadatokat, valamint az időtartamok négyzetét foglald táblázatba! magasság (m)

idő (s)

– 24 –

az idő négyzete „t2”


3. A táblázat felhasználásával ábrázold a magasságot az idő négyzetének függvényében!

4. Mit állapíthatunk meg a grafikonról?

5. Határozd meg a „g” értékét, és add meg a mérés hibáját!

2. kísérlet – A nehézségi gyorsulás mérése ingával Eszközök: Fonálinga, Bunsen-állvány, mérőszalag, stopper.

A kísérlet leírása: A fonálingát kitérítjük, ügyelve arra, hogy a kitérés szöge ne legyen nagyobb 150-nál. Megmérjük az inga periódus idejét. A pontosabb mérés érdekében tíz teljes lengés idejét mérjük, és abból számolunk – 25 –


periódus időt. Végül lemérjük az inga hosszát. A mérést legalább három különböző inga hosszúság mellett ismételjük meg!


Ügyeljünk rá, hogy a fonál egy síkban lengjen, és ne térjen ki oldalra! Az inga hosszát a golyó tömegközéppontjáig mérjük!

Feladatok

9. ábra

1. Mérd meg a fonálinga lengésidejét és hosszát, és az adatokat foglald táblázatba!

l (m)

T (s)

2. A mért adatokból számítsd ki a „g” értékét, és add meg a mérés hibáját!

3. Mi lehet a mérési hibák oka?

– 26 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2012 máj. Egy műhold az egyenlítő fölött körpályán kering a Föld körül. A teljes egyenlítői tartomány fölötti elhaladáshoz 8 órára van szüksége. 10. ábra

(A gravitációs állandó és a sugara

; a Föld tömege )

a) Mekkora a műhold keringési ideje, ha egy irányban kering a Föld forgásával? b) Mekkora lenne a műhold keringési ideje, ha ellentétes irányban keringene a Föld forgásával? c) Milyen magasan kering a műhold a Föld felszíne felett az a) esetben? Milyen magasra kellene följuttatni a b) esetben?

2. 2010 okt. Miközben a Föld kering a Nap körül, a Hold kering a Föld körül. (A gravitációs állandó

; a Föld tömege

és sugara ; a Hold – Föld távolság RHF =38400 km ; Nap – Föld távolság RNF =150 106 km ; a Nap tömege MN = 2 1030 Kg ; a Hold tömege MH = 7,4 1022 kg ) A. Becsülje meg, hogy mekkora utat tesz meg Nap körüli pályáján a Föld, miközben a Hold egyszer megkerüli! B. Rajzolja le hozzávetőlegesen a Hold pályáját a Nap körül! C. Tegyük fel, hogy éppen napfogyatkozás van. Mekkora gravitációs erővel vonzza ekkor a Föld a Holdat, illetve a Nap a Holdat? Melyik a nagyobb?

– 27 –


A VÍZSZINTES HAJÍTÁS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Vízszintesen elhajított és azonos magasságból elengedett testek közül melyik éri el előbb a talajt?

2. Vízszintes hajításánál változik-e a test vízszintes irányú sebessége?

3. Vízszintes hajításnál hogyan változik a test függőleges irányú sebessége?

4. Az ábra egy vízszintesen kilőtt lövedék pályáját mutatja. A 3. másodpercnél bejelöltük a sebesség vektorát. Az ábra alapján szerkeszd meg a mozgás vízszintes és függőleges komponenseit!

11. ábra

5. Határozd meg az előző ábrán kilőtt test kezdeti sebességét!

– 28 –


1. kísérlet – Vízszintes hajítás vizsgálata ejtőgéppel Eszközök: Ejtőgép és két beleilleszkedő csapágygolyó.

A kísérlet leírása: Az ejtőgép segítségével egyszerre tudunk egy-egy golyót vízszintesen kilőni és egy időben függőlegesen elejteni.

12. ábra

Feladatok 1. Végezd el a kísérletet, és jegyezd fel a tapasztalataidat! Figyeld meg, hogy a golyók egyszerre koppannak-e a talajon!

2. Készíts ábrát a testek pályájáról!

3. Magyarázd meg a tapasztaltakat!

2. kísérlet – Palackon kifolyó vízsugár kísérleti vizsgálata Eszközök: Legalább 2 l-es műanyag palack pontosan a felénél kicsiny lyukkal, egy magas peremű tálca, 10.15 cm magas dobogó, szigetelőszalag, tölcsér, mérőszalag, digitális fényképezőgép állvánnyal és számítógéppel összekötve és hozzá egy nyomtató. 13. ábra

– 29 –


A kísérlet leírása: A palackon helyezzünk el három jelzést, egyet a negyedénél, egyet a felénél (itt van a lyuk is) és egyet a háromnegyedénél! A tálcát tegyük a lyuk felőli oldalra, és szigetelőszalaggal zárjuk le! A digitális fényképezőgépet állítsuk be úgy, hogy a kísérletet oldalról fotózhassuk! Töltsük fel a palackot vízzel, de ne zárjuk le! Végül távolítsuk el a lyukat lezáró szigetelőszalagot, és készítsünk fényképet, amikor a vízszint eléri a felső jelzést!


Ne csak egy, hanem több felvételt is készítsünk! A kép optimálisan legyen beállítva, a kísérlet töltse ki a képet, de ne lógjon le róla semmi!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Készíts fényképeket a megadott időpontban, és a három legjobbat nyomtasd ki! 3. A kinyomtatott fotókon szerkesztéssel igazold, hogy a vízsugár pályája egy parabola! 4. A fotók és a mérés adatainak segítségével határozd meg a kiömlő víz sebességét! (A lyuk tálcától számított magasságát mérd meg! A fényképről le tudod olvasni a vízsugár vízszintes elmozdulását. A lyuk képen látható és valóságos magasságából meg tudod határozni a kép nagyítását, ebből pedig a víz valóságos vízszintes elmozdulását.) 5. A palack alsó jelölésének magasságában rajzold be a képen a vízsugár sebességének irányát, és szerkeszd meg a vízszintes és függőleges komponenseket!

– 30 –


6. A szerkesztés segítségével számítsd ki a vízsugár sebességének vízszintes komponensét!

7. A vízszintes sebességet vesd össze a 4. feladat eredményével, és magyarázd meg az eltérés okát, ha az jelentős!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2007 okt. Egy vidámparkban a hullámvasút kocsija álló helyzetből indulva legurul egy lejtőn, majd egy függőleges síkban lévő kör alakú pályán száguld végig. A lejtő magassága h = 30 m, a kör sugara R =10 m.

14. ábra

(A súrlódás elhanyagolható.) a) Mekkora a kocsi sebessége a körpálya alsó (A), illetve felső (B) pontján? b) Mekkora erővel nyom egy m = 80 kg tömegű utast a kocsi ülése a körpálya alsó (A), illetve felső (B) pontján? 2. 2007 máj. Egy testet 5 N állandó erővel tudunk egyenletesen felfelé húzni egy α = 30°hajlásszögű lejtőn. Ugyanezen a lejtőn lefelé szabadon csúszva a test 5 m/s sebességről 5 m hosszú úton áll meg. Mekkora a test tömege, és mekkora a súrlódási együttható?

– 31 –


HANGSEBESSÉG MÉRÉSE ÁLLÓHULLÁMOKKAL Ismétlés 1. A fizikában mit nevezünk hullámnak?

2. Definiáld a hullámhosszt!

3. Mi a különbség a transzverzális és a longitudinális hullám között?

4. Írj példát longitudinális és transzverzális hullámra!

5. Mikor jönnek létre állóhullámok?

1. kísérlet – A hangsebesség mérése állóhullámokkal Eszközök: Nagyméretű egyik végén zárt üveg henger és a hengerbe illeszkedő üveg vagy műanyagcső, hangvilla, mérőszalag.

A kísérlet leírása: Az üveghengerbe töltsünk vizet, majd tegyük bele a csövet! A cső nyitott vége fölé tartsunk hangvillát, és lassan emeljük ki a csövet a vízből! Az emelés közben bizonyos magasságokban a csőben lévő levegő rezonál, és a hangvilla hangját intenzívebben halljuk. 15. ábra

– 32 –


Megjegyzés: 

A kísérlet csöndet igényel, hogy a hangerőváltozásokat meg tudjuk figyelni.

Feladatok 1. Állítsd össze a kísérletet, és figyeld meg a jelenséget! Készíts ábrát, és jegyezd fel a tapasztalatokat!

2. Mérd meg a rezonanciákhoz tartozó magasságokat! Két különböző hangvillával legalább két rezonancia helyet keress meg!

3. A hangvillák frekvenciájának ismeretében az eddig mért adatok felhasználásával mérd meg a hang sebességét, és tüntesd fel a mérés hibáját!

– 33 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2005 okt. Nagy magasságban kezdősebesség nélkül elejtenek egy 0,4 kg tömegű, gömb alakú testet. A zuhanó test mozgását a sebesség négyzetével arányos közegellenállási erő fékezi. (A közegellenállási erő nagysága Fk= Cv2alapján számolható ki, ahol C állandó.) Esetünkben a közegellenállási erő nagysága 1 m/s sebességnél 0,008 N. Az elejtett test mozgását vizsgálva megállapítható, hogy 20,7 méter zuhanás után a sebessége 16,8 m/s. a) Mekkora a testre ható közegellenállási erő abban a pillanatban, amikor sebessége 16,8 m/s? b) Mekkora a test gyorsulása abban a pillanatban, amikor sebessége 16,8 m/s? c) Mekkora munkát végez a közegellenállási erő a vizsgált 20,7 méteres szakaszon? d) Határozza meg, hogy mekkora maximális sebességre gyorsulhat fel a test! 2. 2006 feb. Egy eredetileg 300 cm hosszú, középen tengelyezett mérleghinta egyik ülőrésze letörött. A letört rész hossza 40 cm. A hinta tömege ekkor már csak 110 kg. Egy gyerek a letört oldal végére ülve a hintát egyensúlyban tartja. Körülbelül mekkora a gyerek tömege? (A hinta homogén tömegeloszlású hasábnak tekinthető.)

16. ábra

– 34 –


HALOGÉN IZZÓ SUGÁRZÁSI TELJESÍTMÉNYÉNEK MÉRÉSE Ismétlés 1. Definiáld a teljesítményt!

2. Hogyan mérhetünk elektromos teljesítményt?

3. Hogyan lehet védeni a szemünket az erős fénysugárzással szemben?

4. A hő egyik helyről a másikra milyen formában terjedhet?

5. Milyen elven működik a digitális hőmérő?

6. Milyen színű anyagok nyelik el legjobban a rájuk eső hőmérsékleti sugárzást?

7. A fentiek alapján miért lenne jóval melegebb a Földön, ha a fehér felületek (jégsapkák) eltűnnének?

– 35 –


1. kísérlet – Halogén izzó infrasugárzó teljesítményének mérése Eszközök: Foglalatában szabadon álló 100 W-os halogén izzó, állvány, amire az izzót előzőleg felerősítették, mérőszalag, kapcsolóval felszerelt hálózati teljesítménymérő, matt feketére befestett, ismert tömegű és fajhőjű réz golyó zsákfurattal, digitális hőmérő, állvány, amire a digitális hőmérőt felerősítjük, árnyékoló lap és egy stopper.

17. ábra

A kísérlet leírása: Mielőtt a kísérletnek hozzákezdenénk, helyezzük el az árnyékoló lapot úgy, hogy a fény ne jusson közvetlenül a szemünkbe! Miután a digitális hőmérő mérőfejét a golyóban elhelyeztük, az egészet tegyük állványra úgy, hogy a golyó 10-15 cm-re legyen a lámpától! Mérjük le a pontos távolságot, és kapcsoljuk be a lámpát, 30 senként olvassuk le a golyó hőmérsékletét a 4. perc végéig!

Megjegyzés: 

A lámpa szabad foglalatban helyezkedik el, ezért ne érintsük meg!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Az utasításnak megfelelően 30 s-enként olvasd le a hőmérsékletet, és az adatokat foglald táblázatba!

– 36 –


T (C0 )

t (s)

3. Az adatokat ábrázold a hőmérséklet-idő grafikonon!

– 37 –


4. A grafikon és a golyó adatainak ismeretében add meg a golyót ért hősugárzás teljesítményét!

5. A golyót ért sugárzás és a lámpa távolságának ismeretében számítsd ki a lámpa sugárzási teljesítményét! (A sugárzás intenzitása a távolság négyzetével arányos.)

6. Vesd össze a sugárzási teljesítményt a lámpa hálózatból felvett teljesítményével, és magyarázd meg az eltérés okát!

7. Számítsd ki a lámpa sugárzási teljesítményére vonatkoztatott hatásfokot!

– 38 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2013 máj. A bagoly jól lát a sötétben is, szeme már fényintenzitásra is érzékeny. A bagoly kör alakú pupillája sötétben 8,5 mm átmérőjűre tud kitágulni. Legalább hány 510 nm hullámhosszúságú fotonnak kell másodpercenként a bagoly pupilláján bejutnia a szemébe ahhoz, hogy fényt érzékeljen?

2. 2012 máj. Élelmiszerek tartósítására használhatunk nagy energiájú elektromágneses sugárzást is. Ha például a romlékony nyers hús 2000 gray röntgensugár dózist nyel el, akkor elpusztulnak benne a baktériumok, és (megfelelően lezárva) sokáig eltartható marad. (A hós fajhője

)

a) Hány 5 MeV energiájú röntgenfotont kell egy 30 dkg tömegű hússzeletnek elnyelnie ahhoz, hogy elérjük a 2000 gray-es dózist? b) Mennyivel növeli meg a hús hőmérsékletét az elnyelt energia?

– 39 –


SZILÁRD ANYAG FAJHŐJÉNEK MÉRÉSE Ismétlés 1. Definiáld a fajhőt!

2. Mi a különbség a fajhő és a hőkapacitás között?

3. Milyen elven működik a hagyományos és a digitális hőmérő?

4. Fogalmazd meg legalább háromféleképpen a termodinamika első főtételét!

5. Fogalmazd meg legalább háromféleképpen a termodinamika második főtételét!

– 40 –


6. Hőtágulás szempontjából milyen különleges tulajdonságai vannak a víznek?

1. kísérlet – Az alumínium fajhőjének mérése Eszközök: Ismert hőkapacitású kaloriméter keverővel és hozzá tartozó hőmérővel, alumínium darabkák, mérőpohár és digitális mérleg, egy kancsó meleg víz.

A kísérlet leírása: Mérjük meg a szobában uralkodó hőmérsékletet, főzőpohár és digitális mérleg segítségével mérjük ki körülbelül 150 g vizet, majd öntsük a kaloriméterbe! A mérlegen mérjük meg a kiadott alumínium darabok tömegét, majd helyezzük ezt is a kaloriméterbe. Néhány percnyi kevergetés után a hőmérsékleti egyensúly beáll, ekkor olvassuk le a kialakult közös hőmérsékletet!

18. ábra


A kimért alumínium tömege körülbelül a víz tömegének a kétszerese legyen! Mindig várjuk meg a hőmérsékleti egyensúly beálltát, de ne várjunk túl sokáig!

Feladatok 1. Végezd el a kísérletet, és rögzítsd az adatokat!

– 41 –


2. A mérési eredmények segítségével számítsd ki az alumínium fajhőjét!

3. A mért fajhőt vesd össze a függvénytáblázatban található hivatalos értékkel! 4. Magyarázd meg az eltérések okát!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2010 okt. Egy elhanyagolható hőkapacitású edényben lévő mv= 0,5 kg tömegű 20 °C-os vizet60°C-ra melegítettünk fel egy 1 kW teljesítményű elektromos főzőlapon. A melegítés2 percig tartott. Ha a vízben mf = 0,4 kg össztömegű fémdarabkák lettek volna,akkor 20 másodperccel tovább tartott volna a melegítés. (Feltételezhetjük, hogy a melegítés hatásfoka az időtől független állandó és mindkét esetben azonos.) A. Mennyi a merülőforraló hatásfoka? B. Mekkora a vízbe tett fém fajhője?

– 42 –


2. 2009 okt. Egy függőleges hengerben A= 20 cm2 felületű, M = 10 kg tömegű, súrlódásmentesen mozgó dugattyú héliumgázt zár be. A gáz kezdeti hőmérséklete T0 = 293 K, 3 térfogataV0=400 cm . A gázt melegíteni kezdjük, eközben a dugattyú lassan Δ x = 10 cm-t emelkedik. A. Mennyi a bezárt gáz tömege? B. Mekkora a bezárt gáz hőmérséklete a melegítés végén?

19. ábra

C. Mennyi munkát végzett a bezárt gáz a melegítés során? (Pkül = 100kPa, az ábra nem méretarányos)

– 43 –


HALMAZÁLLAPOT VÁLTOZÁS ENERGETIKAI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Milyen halmazállapotokat ismersz?

2. Mi a különbség a párolgás és a forrás között?

3. Írj legalább egy példát minden halmazállapot változásra!

4. Mi a különbség az oldódás és az olvadás között?

5. Definiáld az olvadás és a forrás hő fogalmát!

6. Hogyan keletkezik a dér és a zúzmara?

– 44 –


1. kísérlet – Kristályosodási hő mérése Eszközök: Ismert hőkapacitású kaloriméter keverővel és hőmérővel, szobahőmérsékletű víz mérőhengerben, stopperóra, ismert tömegű túlhűtött sóoldat (pl.: nátriumacetát-trihidrát)

A kísérlet leírása: Öntsünk a mérőhengerből a kaloriméterbe ismert mennyiségű vizet! Mérjük meg a közös hőmérsékletet! Helyezzük a sóoldatot tartalmazó tasakot a kaloriméter fölé, és a benne található pöcök megnyomásával indítsuk el a kristályosodási folyamatot, majd helyezzük az edénybe! Ezzel egy időben indítsuk el a stopperórát, és percenként olvassuk le a hőmérsékletet, míg a melegedés tart!

20. ábra

Megjegyzés: 

A víz tömege kb. 6-7 szerese legyen a tasak tömegének.

Feladatok 1. Végezd el a mérést, és mért adatokat foglald táblázatba! T (C0)

t (min)

– 45 –


2. Készítsd el az idő-hőmérséklet grafikont!

3. Határozd meg a maximális hőmérsékletet!

4. A mért és megadott adatok segítségével határozd meg a sóoldat kristályosodási hőjét!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2008 okt. Vízszintes, súrlódásmentesen mozgó, elhanyagolható tömegű dugattyúval elzárt tartályban 40dm3 térfogatú oxigén van. Az oxigén móltömege 32 g, a hőmérséklet 27 ºC, a külső légnyomás 105 Pa . A tartályban lévő gázt lassan, egyenletesen felmelegítettük, melynek során a gázkitágult és 1000 J munkát végzett a környezetén. – 46 –


A. Mekkora a bezárt oxigén tömege? B. Mennyit változott a melegítés során a gáz hőmérséklete, s mekkora a végső hőmérséklet? C. Mekkora volt a hőfelvétel és a belső energia változása? D. Mennyit változott a melegítés során a gáz térfogata, s mekkora a térfogat a folyamat végén? 2. 2007. máj. Egy hőszigetelt edényben 1 kg szilárd anyagot kezdünk melegíteni. Tudjuk, hogy a melegítéshez használt elektromos fűtőszál teljesítménye állandó, valamint hogy az anyag fajhője szilárd fázisban2400 J/kgK. Az alábbi táblázatban található hőmérséklet adatokat olvastuk le a melegítés bizonyos időszakaiban.

Ábrázolja a hőmérsékletet az idő függvényében! Mennyi az ismeretlen anyag olvadáspontja, forráspontja, olvadáshője és fajhője folyadék fázisban?

– 47 –


ELEKTROSZTATIKUS TÉR KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Ismertesd az elektromos térerősség fogalmát!

2. Mi az a próbatöltés?

3. Hogy szól a töltésmegmaradás törvénye?

4. Mire használjuk a kondenzátorokat?

5. Mik azok az ekvipotenciális felületek?

6. Rajzold fel egy dipólus elektromos terét!

– 48 –


1. kísérlet – Ekvipotenciális vonalak mérése elektromos térben. Eszközök: Feszültségmérő, kb. 10 V-os egyenfeszültség forrás, milliméterpapír, átlátszó kis kád, vezetékek és elektródák.

A kísérlet leírása: Az ábrán látható kísérleti összeállításban a kis tálba vizet töltünk, és elhelyezzük a két elektródát. Az elektródákra kapcsoljuk a feszültségforrást. Végül a feszültségmérő egyik vezetékét az egyik elektródára kötjük, míg a másikat a kezünkben szabadon mozgatunk, és leolvassuk a különböző feszültség értékeket.

21. ábra


A kádba ne töltsünk túl sok vizet, maximum 1-1,5 cm-t. A feszültségmérő védelmének érdekében nagyobb méréshatárral kezdjük el a kísérletet, amit később csökkenthetünk!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Véletlenszerűen a kád néhány pontjában mérd meg a feszültséget!

– 49 –


3. Keress olyan görbéket (ekvipotenciális vonalakat), amelyek mentén a feszültség állandó, és ezeket rajzold le!

4. Az előző ábra alapján készíts vázlatos rajzot a tér erővonal szerkezetéről!

– 50 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2007 okt. Az ábrán látható áramkörben egy elhanyagolható belső ellenállású telep található, melynek elektromotoros ereje U = 10 V . Az ellenállások értéke R = 10 Ω . Mekkora az A és B pontok közti feszültség?

22. ábra

2. 2009 okt. Egy síkkondenzátor lemezeinek távolsága d = 1 cm, a lemezek köztifeszültség U = 1 V. A pozitív töltésű lemezbe fúrt lyukon át egy elektront lövünk be a kondenzátorlemezek közti térbe, azokra merőleges kezdősebességgel. A. Mekkora az elektron kezdősebessége a pozitív töltésű lemeznél, ha éppen eléri a negatív töltésű kondenzátorlemezt? B. Mennyi ideig tart az út az egyik lemeztől a másikig?

– 51 –

23. ábra


ELEKTROLIT VEZETÉSI TULAJDONSÁGÁNAK VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Definiáld az elektromos áram fogalmát!

2. Hogy szól az Ohm-törvény?

3. Mi kell ahhoz, hogy egy folyadék vezesse az elektromos áramot?

4. Rajzolj le egy egyszerű galvánelem és vázlatosan ismertesd a működését!

– 52 –


1. kísérlet - Elektrolit elektromos ellenállásának vizsgálata Eszközök: Változtatható feszültségű váltó áram forrás, 1 db feszültségmérő és 1 db árammérő, két darab réz elektróda szigetelő lemezek közé helyezve, felül banándugós csatlakozóval, alul foglalatban kis égővel, állvány, ami az elektródákat tartja, mérőszalag és vízzel teli edény.

A kísérlet leírása: Az ábra alapján összeállított kísérleti eszköz feszültségforrását kapcsoljuk be, és mérjük meg az izzó ellenállását! (Ezt a feszültség és áramerősség mérésével határozhatjuk meg.) Fokozatosan merítsük az elektródákat a vízbe, és legalább négy különböző magasságban mérjük az áramerősséget és feszültséget!

24. ábra

Megjegyzések:   

Az elektródákat bekapcsolt állapotban ne érintsük meg, rövidzárlatot okozhat, és kellemetlen is. A műszerek méréshatárát először állítsuk magasabbra, és fokozatosan csökkentsük a készülékek védelmében! Ne használjunk egyenfeszültséget, mert az bonthatja a vizet!

Feladatok 1. Mérd meg az izzó ellenállását!

2. Az elektródákat a vízbe merítve mit mondhatunk a lámpa fényerejéről?

3. Mi lehet a magyarázata a fényerősség változásnak?

– 53 –


4. Az elektródákat fokozatosan a vízbe merítve mérd meg az áramerősséget, és feszültséget, majd az adatokat foglald táblázatba!

l (cm)

I (A)

U (V)

5. A táblázat adatai alapján készítsd el az áramerősség-mélység grafikont!

6. Hogyan változik a víz ellenállása az elektródák vízbemerülésének függvényében?

7. Az Ohm-törvény alapján határozd meg a víz fajlagos ellenállását!

– 54 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2011 okt. Hány elektron halad át egy másodperc alatt a 40 Ω ellenállású fémes vezető egy kiszemelt keresztmetszetén, ha a vezető végeire 1,6 V feszültséget kapcsolunk?

2. 2006 máj. Egy 20 Ω -os ellenállást és egy 10 Ω -os ellenállást kapcsolunk sorosan egy egyenáramú feszültségforrásra. Mekkora ellenállást kell párhuzamosan kapcsolni a 20 Ω -os ellenállással, hogy a 10 Ω –os ellenállásra eső teljesítmény megduplázódjon? (A feszültségforrás ellenállása elhanyagolható.)

25. ábra

– 55 –


ÁRAMFORRÁS PARAMÉTEREINEK VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Mit neveznünk kapocsfeszültségnek?

2. Mi az elektromotoros erő?

3. Hogyan mérhetjük meg az elektromotoros erőt?

4. Mi a belső ellenállás?

5. Írd fel a teljes áramköre vonatkozó Ohm-törvényt!

1. kísérlet – Az áramforrás paramétereinek vizsgálata Eszközök: Egy 4,5 V-os telep, tolóellenállás, röpzsinórok, banándugó, kapcsoló, feszültség és árammérő műszer.

A kísérlet leírása: Miután a felsorolt elemekből öszszeállítottuk az ábrán látható kapcsolási rajzot, a változtatható ellenállás legalább négy különböző helyzete mellett leolvassuk a műszerek adatait.

– 56 –

26. ábra



A tolóellenállást ne használjuk szélső helyzetben! A műszerek védelme érdekében a legnagyobb méréshatárral kezdjük a mérést, és ha szükséges fokozatosan csökkentjük azt.

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést, és készíts kapcsolási rajzot!

2. A tolóellenállás négy különböző helyzete mellett olvasd le, és jegyezd fel a műszerek adatait.

3. Készítsd el a mérés feszültség-áramerősség grafikonját!

– 57 –


4. A grafikon segítségével határozd meg az áramforrás jellemző adatait!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2013 máj. Egy 1 ohmos ellenállást 4 voltos egyenfeszültségre kapcsolunk. Szeretnénk az ellenálláson átfolyó áram erősségét megmérni, de csak egy 1 amperes méréshatárú,0,01 Ω ellenállású árammérő műszerünk van. Ezért az ábra szerint beiktatunk az áramkörbe egy, a műszerrel párhuzamosan kötött ellenállást (sönt), a mivel a méréshatárt 5-szörösére növeljük.

27. ábra

(A feszültségforrásnak nincs belső ellenállása.) A. Mekkora lehet a kapcsolásban a söntön átfolyó áram maximális értéke? Mekkora a sönt ellenállása? B. Számítsuk ki, hogy mennyivel változtatja meg az 1 Ω-os ellenálláson átfolyó áram erősségét a mérőműszer és a sönt beiktatása ahhoz az állapothoz képest, amikor csak az ellenállás van a telepre kapcsolva! Hány ezrelék pontatlanságot okoz a műszer és a sönt beiktatása az áramkörbe? 2. 2005 okt. Az ábra szerinti áramkörben a telep elektromotoros ereje 25 V, belső ellenállása 2 Ω. Az ellenállások nagysága: R1 = 40 Ω, R2 = 60 Ω, R3 = 24 Ω. A. Mekkora a főágban folyó áram áramerőssége? B. Határozza meg a telep kapocsfeszültségét!

– 58 –

28. ábra


ELLENÁLLÁS MÉRÉS WHEATSTONE-HÍDDAL Ismétlés 1. Hogyan kell bekötni az áramerősség mérőt az áramkörbe?

2. Hogyan kell bekötni a feszültségmérőt az áramkörbe?

3. Fogalmazd meg a csomóponti törvényt!

4. Fogalmazd meg a hurok-törvényt!

5. Mit nevezünk effektív értéknek?

6. Mekkora a hálózati áramforrás effektív értéke és frekvenciája?

1. kísérlet – Zseblámpaizzó ellenállásának mérése Eszközök: Röpzsinórok, kapcsoló, zseblámpaizzó foglalatban (3,5 V , 0,2 A), három darab ismert értékű ellenállás, 1,5 V-os elem, árammérő műszer, 1 m hosszú ellenállás huzal (kb. 11 Ω/m) két végén kialakított csatlakozóval és centiméter skálával.

– 59 –


A kísérlet leírása: Az ellenállásmérés egyik közkedvelt módja a Wheatstone-híd, vagy más néven feszültségosztó. Ha két-két ellenállást párhuzamosan kötünk, és azok aránya megegyezik akkor az ellenállások által közrezárt pontok között nem fog áram folyni, ezt egy ampermérővel ellenőrizhetjük. Az ábrán látható mérési eljárásban a 29. ábra felső két ellenállást nem ismerjük, de a vezetékek hosszából tudjuk az arányukat. A kísérleti összeállítással ezen az elven mérjük az ellenállást.

Megjegyzések: 



Az ampermérő méréshatárát kezdetben a legnagyobbra állítjuk, ha később szükséges csökkentjük, ezzel igyekszünk a műszert védeni. Az ampermérő vezetékét ne toljuk szélső helyzetbe!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést, és készíts vázlatos kapcsolási rajzot! (Az Rx ellenállás legyen a zsebizzó, míg az Rs az egyik ismert ellenállás!)

2. Mindegyik ismert ellenállás mellett keresd meg azokat a helyzeteket, amikor az ampermérőn nem folyik áram, és olvasd le a huzal két szakaszának arányát, jegyezd fel a mért adatokat!

– 60 –


3. Mindhárom mérés eredményeiből számítsd ki az izzó ellenállásának értékét!

4. Magyarázd meg az eltérések okát!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2012 máj. Egy d = 0,05 m szélességű térrészben E = 2·104 V/m térerősségű homogén elektromos tér van. A térbe az erővonalakkal párhuzamosan, irányukkal ellentétesen v=106 m/s sebességű protont lövünk be. A. Mekkora sebességgel lép ki a proton a térből? B. Milyen széles tér fékezné le teljesen a protont? C. Hogyan módosulnak az eredményeink, ha proton helyett alfarészecskét használunk?

30. ábra

2. 2012 okt. Az alumínium gyártásakor a timföldolvadék elektrolízise során a három vegyértékű alumínium a katódon válik ki. Mennyi alumínium keletkezik 1 óra alatt, ha az áramerősség 50000 A? Az elektrolízishez használt feszültség 4 V. Mekkora az 1 kg alumínium előállításához felhasznált energia?

– 61 –


TERMISZTOROS HŐMÉRŐ KÉSZÍTÉSE, FÉLVEZETŐ ELLENÁLLÁSÁNAK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE Ismétlés 1. Hogyan változik a fémek ellenállása a hőmérséklet növekedésével?

2. Mi a különbség a szigetelő, vezető és félvezető anyagok között?

3. Írj példákat félvezető anyagokra!

4. Mi a különbség a p és az n típusú félvezetők között?

5. Mely elektronikai eszközökben találunk félvezetőket?

1. kísérlet – Termisztor ellenállásának hőmérsékletfüggése Eszközök: Termisztor a kivezetésére forrasztott banándugókkal, közönséges hőmérő, univerzális ellenállás mérő, termoszban meleg víz, egy kancsó csapvíz valamint egy kisebb tál. – 62 –


A kísérlet leírása: Öntsünk meleg vizet a tálunkba, a hagyományos hőmérővel mérjük meg a hőmérsékletét, majd helyezzük bele a termisztort, és a kivezetéseit kössük az ellenállás mérőhöz! Hideg víz adagolásával lépésenként csökkentsük a hőmérsékletet, mindig várjuk meg a termikus egyensúly beálltát, és olvassuk le a mért értékeket legalább 5-6 különböző hőmérsékleten! 31. ábra

Feladatok 1. Végezd el a kísérletet, és a mért adatokat foglald táblázatba! T (C0)

R (Ω)

2. A táblázat adatai segítségével ábrázold a termisztor ellenállását a hőmérséklet függvényében!

– 63 –


3. A kapott grafikon karakterisztikáját tekintsük a termisztor kalibrációs görbéjének! A termisztort fogd szorosan a kezed közé, és az ábra segítségével határozd meg tested hőmérsékletét!

4. Becsüld meg, hogy mekkora lenne a termisztor ellenállása olvadó jégben!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2010 okt. Ha egy lapot erős fénnyel megvilágítanak, akkor a fény nagyon kicsi, de mérhetőerőt fejt ki a lapra. A. Mekkora erőt fejt ki egy 2 W teljesítményű, 360 nm hullámhosszúságú kék lézer fénye a fénysugárra merőlegesen elhelyezett fekete lapra, amely ezt a fényt teljesen elnyeli? B. Mekkora erőt fejt ki egy 2 W teljesítményű, 780 nm hullámhosszúságú vörös lézer fénye egy merőlegesen elhelyezett tükörre? C. Az a) és b) eseteket összegezve fogalmazza meg, hogy mitől függ a fény által kifejtett erő!

2. 2012 máj. Az alábbi táblázat a vízpárával teljesen telített levegő (azaz a 100%-os relatív páratartalmú levegő) páratartalmát mutatja a hőmérséklet függvényében, normál nyomáson. Egy sátorban a levegő hőmérséklete 30 ºC, a lehűlés során telítetté 5 ºC-on válik(harmatpont).

– 64 –


A. Mekkora a sátorban a relatív páratartalom? B. Hány vízmolekula található 1 liternyi sátorbeli levegőben? C. Hány gramm víz csapódik ki a zárt sátor levegőjének egy köbméteréből, ha a sátor 0 ºC-ra hűl le? (A víz moláris tömege 18 g/mol.)

– 65 –


HAGYOMÁNYOS ÉS ENERGIATAKARÉKOS IZZÓLÁMPA ÖSSZEHASONLÍTÁSA Ismétlés 1. Hogyan számíthatjuk ki az elektromos áram teljesítményét?

2. Mit értünk hatásfok alatt?

3. Milyen energiaveszteségek lépnek fel egy lámpánál?

4. Mi a különbség a hagyományos és az energiatakarékos izzók között?

5. Milyen alapvető érintésvédelmi szabályokat kell betartani a kiégett izzók cseréje közben?

1. kísérlet – Hagyományos és energiatakarékos izzók teljesítményének összehasonlítása Eszközök: Gömb alakú hagyományos és energiatakarékos izzók (ismert névleges teljesítménnyel) álló foglalatban, mérőszalag, zsírfoltos fotométer, kapcsoló. – 66 –


A kísérlet leírása: Az ábrán látható módon helyezzük el a két izzót egymástól 1 méter távolságban! A zsírfoltos fotométerrel keressük meg azt a helyet, ahol a fényintenzitás mindkét irányból azonos! A papíron lévő zsírfolt, ha mindkét irányból azonos megvilágítást kap, beleolvad a környezetébe. A lámpák fényintenzitása a távolság négyzetével fordítottan arányos.

32. ábra


Vigyázzunk, hogy egyik irányból se érje erősebb külső fény a fotométert, mert az meghamisíthatja a mérést! Az energiatakarékos izzón két teljesítmény érték van feltüntetve. Egyik a hálózatból felvett teljesítményt adja meg, a másik azt mutatja meg, hogy a fényintenzitása, milyen hagyományos izzónak felel meg. Ne keverjük össze a kettőt!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. Keresd meg azt a helyet, ahol azonos intenzitású fény éri a zsírfoltos papírt, és jegyezd fel az ezekhez tartozó távolságokat!

3. A távolságok ismeretében számítsd ki az izzók fényteljesítményének arányát!

– 67 –


4. Hasonlítsd össze a fényteljesítmények és a névleges teljesítmények arányát! Milyen tapasztalatokat szűrhetsz le az eredményekből?

5. Vesd össze a mérés eredményét az energiatakarékos izzón feltüntettet másik (a hagyományos izzónak megfelelő) teljesítménynyel!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2012 okt. Az európai részecskefizikai kutatóközpontban, a CERN-ben elkészült a világ legnagyobb proton ütköztető berendezése, az LHC (Large Hadron Collider). Ebben egy 26 660 m kerületű körpályán a fénysebesség 99,9999991%-ára gyorsítják a protonokat. Ekkor ezek energiája 7000 GeV-ra nő. Ezután összeütköztetik őket abban a reményben, hogy az óriási energiájú protonok ütközése új, sosem látott részecskéket kelt. A. Másodpercenként hányszor fut körbe a proton a körpályán? B. Mekkora átlagos erősségű elektromos áramnak felel meg egyetlen ilyen nagy sebességgel köröző proton? C. Hány proton nyugalmi energiájának felel meg egy ilyen gyors proton energiája?

2. 2012 okt. Egy 0,3 kg tömegű rézgolyót 1 méter magasságból 0,1 kg tömegű vaslemezre ejtünk, melyen néhány pattanás után megáll. A golyó indulásakor a két fém hőmérséklete azonos. A rendszer hőszigetelt vákuumtartályban van. Az egyensúly beállta után menynyivel emelkedett a rézgolyó hőmérséklete? (

)

– 68 –


A VÍZ TÖRÉSMUTATÓJÁNAK MÉRÉSE Ismétlés 1. Mit nevezünk törésmutatónak?

2. Rajzold le, mi történik a vízbe ferdén belépő fénysugárral?

3. Hogyan szól a törési törvény?

4. Mikor beszélhetünk teljes visszaverődésről?

5. Milyen gyakorlati eszközök használják fel a teljes visszaverődés jelenségét?

– 69 –


1. kísérlet – Víz törésmutatójának mérése Eszközök: Vékonyfalú üveg vagy műanyag kád, lézer, milliméterpapír, egy nagyobb kancsóban víz, mérőszalag, Bunsen-állvány dióval és kémcsőfogóval a lézer rögzítésére.

A kísérlet leírása: A kád alá helyezünk milliméterpapírt, amelyre előre egy centiméteres beosztást készítettünk. A lézert viszonylag lapos szögben irányítsuk a milliméterpapír beosztásának kezdőpontjához, mérjük le a magasságát, és a lézerfolt távolságát! Lassan töltsük fel a kádat vízzel, és mérjük meg a lézerfolt elmozdulását és a víz magasságát legalább öt különböző vízállás esetén!

33. ábra


Vigyázzunk, hogy a lézerfény ne világítson a szemünkbe, még visszaverődve se! A lézer fényét érdemes lapos beesési szögbe állítani.

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést, és mérd meg a kezdeti paramétereket!

2. Töltsd fel a kádat vízzel, és mérd meg a fényfolt elmozdulását és a vízmagasságot, legalább öt különböző vízállás mellett!

– 70 –


3. Magyarázd meg a fényfolt elmozdulásának okát!

4. A rendelkezésre álló adatok segítségével határozd meg a víz törésmutatóját mérési hibával!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2011 okt. Egyik végén zárt, másik végén nyitott sípba hélium (He) gázt töltve, majd a sípot megszólaltatva 525,5 Hz frekvenciájú alaphangot kapunk. E sípot egy másik gázzal megtöltve az alaphang frekvenciája 235 Hz lesz. A hang terjedési sebessége a He gázban c = 610 m/s . A. Rajzolja le a sípban kialakuló hullámképet! Számítsa ki a hangterjedési sebességét az ismeretlen gázban! Határozza meg a síp hosszát! B. Rajzolja le az első felharmonikus hullámképét a sípban! Számítsa ki az első felharmonikus frekvenciáját mindkét gáz esetén! 2. 2006 febr. Egy fogorvos kis tükre segítségével, melyet a megfigyelt fogtól 1 cm-re tart, 2-szeresnagyítású látszólagos képet hoz létre. A. Milyen típusú a felhasznált tükör? B. Készítsen vázlatos rajzot a megvalósuló képalkotásról! (A rajznak nem kell méretarányosnak lennie.) C. Mekkora a tükör fókusztávolsága?

– 71 –


DOMBORÚ LENCSE FÓKUSZTÁVOLSÁGÁNAK MÉRÉSE Ismétlés 1. Rajzold le a domború lencse nevezetes sugármeneteit!

2. Rajzold le a domború tükör nevezetes sugármeneteit!

3. Mikor lesz egy kép valódi, és mikor virtuális?

4. Ismertesd a leképezési törvényt!

– 72 –


5. Vázlatos rajz segítségével készítsd el a Kepler-féle távcső modelljét!

6. Jellemezd a Kepler-féle távcsövet képalkotása szempontjából!

1. kísérlet – Domború lencse fókusztávolságának mérése Bessel-módszerrel Eszközök: Domború lencse állványon, ernyő, közönséges asztali olvasólámpa, mérőszalag.

A kísérlet leírása: A tárgyat és az ernyőt rögzítsük adott távolságban, és a későbbiekben 34. ábra ezen ne változtassunk! A lencse helyzetének változtatásával keressük meg az éles nagyított képet, és jegyezzük fel a kép- és tárgytávolságot! A lencse mozgatásával másodszor keressük meg azt a helyet, ahol éles kicsinyített képet kapunk a tárgyról (lámpa izzója), és jegyezzük fel a tárgy és képtávolságokat, valamint a lencse elmozdításának mértékét! A mért adatokból a lencse fókusztávolságát az ábra segítségével a következő összefüggés alapján számíthatjuk ki: (

) (

– 73 –

)


35. ábra


A tárgytávolságot a lámpa izzószálától próbáljuk megmérni, amennyiben ez lehetséges! A fókusztávolságra vonatkozó összefüggést nem kell levezetni.

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést, és készíts rajzot!

2. Legalább öt különböző ernyő- és tárgytávolság mellett végezd el a kísérletet, és az adatokat jegyezed fel!

3. A mért adatok segítségével határozd meg a lencse fókusztávolságát, és add meg a mérés hibáját!

– 74 –


4. Milyen más mérési eljárással tudnád a lencse fókusztávolságát megmérni?

5. A mért adatok segítségével számold ki a megnevezett mérési eljárással a lencse fókusztávolságát!

6. Vesd össze a két mérés eredményeit, és magyarázd meg az eltéréseket!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2006 máj. Egy 6,60·10-7 m hullámhosszon sugárzó vörös és egy 4,40·10-7 m hullámhosszon sugárzó kék fényforrást időegység alatt elhagyó fotonok száma azonos. A. Hogyan aránylik egymáshoz a két fényforrás teljesítménye? B. Hány foton hagyja el a vörös fényforrást másodpercenként, ha teljesítménye 0,3 W?

– 75 –


A FÉNYELHAJLÁS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Mit értünk hullám interferencián?

2. Milyen hullám útkülönbség esetén tapasztalunk erősítést és gyengítést?

3. Miért nem tapasztalunk a közönséges fényforrásoknál fényinterferenciát?

4. Ki volt az a magyar fizikus, aki a korát meghaladó optikai rácsokat készített?

5. Kivolt az a magyar fizikus, aki a fényinterferencián alapuló eszközéjért Nobel-díjat kapott?

1. kísérlet – Lézerfény hullámhosszának mérése optikai rács segítségével Eszközök: Optikai pad, lézer, ismert rácsállandójú optikai rács, ernyő és mérőszalag.

– 76 –


A kísérlet leírása: A fénykép alapján állítsuk össze a kísérletet! Az ernyőt helyezzük az optikai pad végére, közvetlenül a lézer elé pedig az optikai rácsot! A lézer bekapcsolása után fénypöttyök jelennek meg az ernyőn.


36. ábra

A lézerfény még tükröződve se jusson a szemünkbe! A pontosabb mérés érdekében az ernyő és a rács távolsága lehetőleg egy méternél nagyobb legyen!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést! 2. A lézer bekapcsolása után egy egyenesbe eső fénypontokat látsz az ernyőn. Mérd meg a középső fényponttól számítva az első pötty távolságát és az ernyő és az optikai rács közötti szakaszt, legalább öt különböző ernyő- és rácstávolság mellett!

3. A rácsállandó ismeretében a mért adatok felhasználásával mérd meg a lézerfény hullámhosszát, és add meg a mérés hibáját!

4. Milyen okai lehetnek a mérés hibájának?

– 77 –


Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2007 máj. A Naprendszerben egy, a Földhöz közeli helyen a mágneses indukció értéke B = 10−5 T. A napszéllel érkező elektronok és αrészecskék ennek hatására spirális pályán kezdenek mozogni. Mennyi a körmozgásukhoz rendelhető periódusidejük aránya?

– 78 –


NAPELEMCELLA VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Mit értünk fényelektromos hatáson?

2. Mit jelent a küszöb frekvencia?

3. Mitől függ a kilépő elektronok mozgási energiája?

4. Ki és hogyan magyarázta meg a fényelektromos hatást?

5. Mennyi egy foton energiája?

6. Sorolj fel olyan jelenségeket, amelyek a fény hullámtermészetét bizonyítják!

7. Sorolj fel olyan jelenségeket, melyek a fény részecsketermészetét bizonyítják!

– 79 –


1. kísérlet – Napelemcella kísérleti vizsgálata Eszközök: Napelemcella banándugós csatlakozással, feszültség- és árammérő műszerek, változtatható ellenállás, mérőszalag és állítható magasságú asztali lámpa.

A kísérlet leírása: A napelem cella kivezetéseire kötjük a változtatható ellenállást úgy, hogy közben mérjük a rajta átfolyó áramerősséget és az elem feszültségét. A lámpát a cella fölé helyezzük kb. 25 centiméterre. A külső ellenállás változtatása mellett leolvassuk a műszer adatait.

37. ábra

38. ábra


A műszerek védelmében a mérést magasabb méréshatáron kezdjük, és ha szükséges a méréshatárt csökkentjük. Ügyeljünk arra, hogy a mérés során a cellát érő fény erőssége ne változzon!

Feladatok 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével állítsd össze a mérést, és készíts kapcsolási rajzot!

– 80 –


2. Az ellenállás értékét a maximumról fokozatosan csökkentve olvasd le a műszerek adatait, és gyűjtsd táblázatba!

R (Ω)

U (V)

I (mA)

3. Ábrázold grafikonon az áramerősséget a feszültség függvényében!

4. Értelmezd a kapott görbét!

– 81 –


5. Ábrázold grafikonon a cella teljesítményét az áramerősség függvényében!

6. Értelmezd a kapott görbét!

Feladatok a korábbi emeltszintű érettségik számítási példái közül 1. 2005 okt. Céziumkatódos fotocellára monokromatikus fénnyel világítunk. A katódra jellemző kilépési munka 3·10-19 J. A. Legfeljebb mekkora legyen a megvilágító fény hullámhossza ahhoz, hogy elektronok lépjenek ki a katódból? B. A vizsgált fotocellát 4·10-7 m hullámhosszúságú fénnyel világítjuk meg. C. Mekkora a kilépő elektronok sebessége? D. Mekkora fékező feszültséget kell a fotocellára kapcsolni ahhoz, hogy a katódból kilépő elektronok ne jussanak el az anódra?

– 82 –


FOGALOMTÁR Adhéziós erők: A molekulák között fellépő taszító erők. Állóhullámok: A visszaverődő hullámok önmagukkal interferálnak, és így jönnek létre az álló hullámok. Amplitúdó: A rezgőmozgást végző test maximális kitérése. Archimédesz-törvénye: Minden folyadékba vagy gázba merülő test a súlyából annyit veszt, amennyi az általa kiszorított folyadék vagy gáz súlya.

Átlagsebesség: A test által megtett összes út osztva a közben eltelt összes idővel. [ ] Csomóponti törvény: Egy csomópontba befolyó és kifolyó áramerősségek előjeles összege nulla. ∑ Csúszási súrlódási erő: Érintkező felületek sebességkülönbsége esetén a sebességgel ellentétes irányba fellépő erő.

Dioptria: A fókusztávolság reciproka méterben mérve. [ ] Effektív érték: Az áram effektív értékén azt az egyenáram vagy feszültség értjük, ami időegység alatt ugyanannyi munkát végez, vagy hőt termel, mint a váltakozó feszültség vagy áram.

– 83 –


Egyenes vonalú egyenletes mozgás: Ha egy test egyenlő időközök alatt egyenlő utakat tesz meg, bármekkorák is legyenek ezek az időközök, akkor egyenes vonalú egyenletes mozgást végez. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás: Ha egy test sebessége egyenlő időközök alatt egyenlő mértékben változik, bármekkorák is ezek az időközök, akkor egyenes vonalú egyenletesen változó mozgást végez. Egyszerű gépek: Azok az eszközök vagy berendezések, amelyekkel az erő nagysága, iránya, támadáspontjának helye vagy hatásvonala kedvezőbbé tehető. Ekvipotenciális felületek: 1. Olyan felületek, amelyek mentén a potenciál állandó. 2. Bármely két pontjuk között a feszültség nulla. 3. Az elektromos erővonalak és a térerősség mindig merőleges az ekvipotenciális felületekre. Elektromos áram: Időegység alatt átáramlott töltésmennyiség. [ ] Elektromos ellenállás: A fogyasztóra jutó feszültség és az áramerősség hányadosa. [ ] Elektromos erővonalak:   

Egységnyi felületen annyi erővonalat képzelünk el, mint amekkora az adott helyen lévő térerőség nagysága. Az erővonalak érintője minden pontban a térerősség irányába mutat. Az erővonalak a pozitív töltésből a negatív felé mutatnak.

Elektromos feszültség: Az egységnyi pozitív próbatöltés két pont közötti mozgatása közben a tér által végzett munka. [ ]

– 84 –


Elektromos fluxus: Az egységnyi felületen merőlegesen áthaladó erővonalak száma.

Elektromos teljesítmény: Lásd teljesítmény

Elektromos térerősség: Az egységi pozitív próbatöltésre ható erő. [ ] Elektromotoros erő (üres járási feszültség): Egy telepre vagy elemre jellemző mennyiség. Megmutatja, hogy a terheletlen telep sarkain mekkora feszültséget mérhetünk. Elmozdulás: A test kezdő- és végpontja közötti távolság. Energia: A testek környezetüktől független abszolút változató képessége.

[]

Energia megmaradás törvénye: Zárt rendszerben az energia nem vész el csak átalakul. Erőkar: Az erő hatásvonala és a forgáspont távolsága. Fajhő: Megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy egységnyi tömegű anyag hőmérsékletét egy fokkal megváltoztassuk. [

]

Felhajtó erő: Lásd Archimédesz-törvénye Félvezető: Olyan anyagok, amelyek viszonylag kicsi külső hatás (fény vagy hőmérsékletnövekedés) következtében szigetelőből vezetővé vállnak.

– 85 –


Fényelektromos hatás: Egy fémet fénnyel megvilágítva egy küszöbfrekvencia átlépése után abból elektronok lépnek ki.

Fordulatszám (frekvencia): A fordulatok száma osztva a közben eltelt idővel. [ ] Forgatónyomaték: Az erő és az erőkar szorzata. [

]

Forráshő: Megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy egységnyi tömegű anyag a forrásponton légneművé váljon. [

]

Foton: A fény apró energia adagokból épül fel, ún. fényrészecskékből (fotonokból), amelyek energiája: Frekvencia: Lásd fordulatszám Galilei-féle relativitási elv: Semmilyen fizikai kísérlettel sem tudunk különbséget tenni az egyes inercia rendszerek között. Vonatkoztatási rendszerfüggő, hogy egy test egyenes vonalú egyenletes mozgást végez-e vagy nyugalomban van. A mozgás relatív. Gyorsulás: Időegység alatti sebességváltozás. [ ] Harmonikus rezgőmozgás: 1. Olyan rezgőmozgás, amely előállítható az egyenletes körmozgás merőleges vetületeként. 2. Kitérés-idő függvénye tisztán szinuszos.

– 86 –


3. A testre ható erők eredője arányos a kitéréssel, de azzal ellentétes irányú. Hatásfok: A hasznos munka osztva az összes befektetett munkával.

Huygens-Fresnel-elv:  

A hullámtér minden egyes pontja elemi hullámok kiindulópontja. A hullámtérben később megfigyelhető jelenségek ezen elemi hullámok interferenciája révén jönnek létre.

Helyzeti energia: Ahhoz szükséges munkavégzés, hogy a testet az adott magasságba emeljük.

Hő: Termikus kölcsönhatások közbeni energia csere.

[ ]

Hőkapacitás: Megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy az adott tárgy hőmérsékletét egy fokkal megváltozathassuk. [ ] Hullám: Minden térben tovaterjedő változást vagy zavart hullámnak hívunk a fizikában. Hullámhossz: A hullámtér két szomszédos, azonos fázisban lévő pontjának távolsága. Hullámok törése: Új közegbe lépve a beeső hullámsugár a beesési merőleges és a megtört hullámsugár egy síkban maradnak. A felületre merőlegesen érkező hullám irányváltoztatás nélkül lép be az új közegbe. A beesési és a törési szög szinuszának aránya megegyezik a törésmutatóval.

– 87 –


Hullámok visszaverődése: Új közeg határához érkezve a beeső hullámsugár a beesési merőleges és a visszavert hullámsugár egy síkban maradnak, és a beesési szög megegyezik a visszaverődési szöggel. Hurok-törvény: Áramkörben egy hurkot körüljárva a feszültségek előjeles összege nulla. ∑ Inercia rendszer: Azok a rendszerek, amelyekben érvényes a tehetetlenség törvénye. Interferencia: Koherens hullámok találkozásakor megfigyelhető hullámtani jelenség. Kapocsfeszültség: Egy telep sarkain mérhető feszültség, értéke függ a telep terhelésétől.

Kényszererők: Azok az erők, amelyek a testeket a pályájukon tartják, vagy megakadályozzák, hogy egy határfelületen áthaladjanak. Kepler I. törvénye: A bolygók olyan ellipszis pályán keringenek, amelynek egyik gyújtópontja a Nap középpontja. Kepler II. törvénye: A bolygók vezérsugara (a bolygó és a Nap közötti szakasz) egyenlő idő alatt egyenlő területeket súrol. Kepler III. törvénye: A bolygók keringési idejének négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint az ellipszispályák nagytengelyeinek (vagy fél nagytengelyeinek) köbei.

Képtávolság: Az optikai középpont és a kép távolsága. (Valódi kép esetén pozitív, virtuális képnél negatív.) – 88 –


Koherens hullám: Olyan hullámok, melyeknek a fázis különbségük időben állandó. Kohéziós erők: A molekulák között fellépő vonzó erők. Konzervatív erőtér: 1. Olyan erőtér, amelyben a munkavégzés független a test pályájától. 2. Egy zárt görbe mentén végzett munkák előjeles összege nulla. (pl: gravitációs és elektromos erőtér.) Körfrekvencia: Lásd szögsebesség Leképezési törvény: A fókusztávolság reciproka megegyezik a képtávolság és tárgytávolság reciprokának előjeles összegével. Lendület: A test tömegének és sebességének szorzata. [

]

Lendület megmaradás: Zárt rendszerben a lendületek előjeles összege állandó. Longitudinális hullám: A hullám rezgésének iránya párhuzamos a terjedési iránnyal. Mechanikai energia: A mozgási, rugalmas és helyezeti energiából álló csoportot nevezzük mechanikai energiának. Merevtest: Olyan testek, melyeknek bármely két pontjuk távolsága állandó. Merevtest egyensúlyi feltétele: A ráható erők és forgatónyomatékok vektori összege nulla. ∑

∑

Mozgási energia: Ahhoz szükséges munkavégzés, hogy a testet az adott sebességre gyorsítsuk, vagy fékezzük le.

– 89 –


Munka: Az erő és az erő irányú elmozdulás szorzata. [ ] Munkatétel: A mechanikai energiák változásának összege megegyezik a testen végzett munkák előjeles összegével. Nagyítás: Az optikában a tárgy és a kép méretének aránya.

Newton I. törvénye (Tehetetlenség törvénye): Vannak olyan rendszerek, amelyekben minden test nyugalomban marad vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez mindaddig, míg környezete mozgásállapotát meg nem változtatja. Newton II. törvénye (A dinamika alaptörvénye): A testre ható erő és a test gyorsulása egyenesen arányos egymással, a közöttük lévő arányossági tényező a test tehetetlensége (tömege). (Egy test tömegének és gyorsulásának szorzata megegyezik a testre ható erő nagyságával.)

Newton III. törvénye (Kölcsönhatás törvénye; Erő-ellenerő törvénye): Ugyanabban a kölcsönhatásban az erők párosával lépnek fel, egyenlő nagyságúak, ellentétes irányúak, közös hatásvonalúak, egyik az egyiktestre, másik a másik testre hat, ezért nem lehet összegezni az erőket. Nyomás: A nyomó erő osztva a nyomott felülettel. [

]

Ohm-törvény: Egy áramkörben a feszültség és az áramerősség egyenesen arányos egymással, az arányossági tényező az áramkörre jellemző mennyiség az ellenállás.

– 90 –


Olvadáshő: Megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy egységnyi tömegű anyag az olvadásponton megolvadjon. [

]

Pascal-törvény: A folyadékokra nehezedő nyomás minden irányba gyengítetlenül tovább terjed. Párolgáshő: Megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy egységnyi tömegű anyag elpárologjon. [

]

Periódus idő: Az az időtartam, amíg a test visszakerül az eredeti állapotába. Pillanatnyi sebesség: Az a sebesség, amellyel a test akkor mozogna tovább, ha a sebesség változást létrehozó hatások megszűnnének vagy kiegyenlítenék egymást. Planck-állandó: Atomfizikában használt univerzális természeti állandó.

Pontszerű test egyensúlya: A ráható erők vektori összege nulla. ∑ Potenciál: A tér egy adott pontjához viszonyított feszültség. Próbatöltés: Olyan kicsi töltés, amely érdemben nem változtatja meg a körülötte lévő elektromos teret. Rezgés: A fizikában minden periodikusan ismétlődő változást rezgésnek hívunk.

– 91 –


Rezonancia: Ha a külső gerjesztés frekvenciája eltalálja a rendszer sajátfrekvenciáját, akkor a test rezonálni kezd. Rugalmas alakváltozás: Azokat az alakváltozásokat hívjuk rugalmasnak, amelyek során a deformációt okozó erő megszűnése után a test visszanyeri eredeti alakját. Rugalmas energia: Ahhoz szükséges munkavégzés, hogy a rugalmas alakváltozást létrehozzuk.

Rugalmas ütközés: Az ütközés során az energia és a lendület megmaradás törvénye egyaránt érvényes. Rugalmatlan ütközés: Az ütközés során csak a lendület marad meg. Rugóállandó: Megmutatja, hogy egységi hosszúságú alakváltozáshoz mekkora erőhatásra van szükség. [ ] Sebesség: A test által megtett kicsiny elmozdulás osztva a közben eltelt idővel. [ ] Súly: Az az erő, ami az alátámasztást nyomja, vagy a felfüggesztést húzza. Sűrűség: A test tömegének és térfogatának hányadosa. mekkora az egységnyi térfogatú anyag tömege. [

– 92 –

]

Megmutatja, hogy


Szabadesés: Ha egy test mozgását csak a nehézségi erő befolyásolja, akkor szabadon esik. Szigetelő: Olyan anyagok, amelyekben nem találhatók szabad töltéshordozók, ezért nem vezetik (vagy csak nagyon kis mértékben) az elektromos áramot, az ellenállásuk viszonylag nagy. Szögsebesség: Időegység alatti szögelfordulás. [ ] Szupravezetők: Különleges anyagok, amelyeknek alacsony hőmérsékleten megszűnik az ellenállása. Tapadási súrlódási erő: Érintkező, de nem mozgó felületek között fellépő erő. Maximális értéke: Tárgytávolság: Az optikai középpont és a tárgy távolsága. Teljesítmény: Időegység alatti munkavégzés. [ ] Termodinamika I. főtétele: 1. Zárt rendszerben az energia nem vész el, csak átalakul. 2. Nem készíthető olyan gép, amely több munkát végez, mint amennyi a működtetéséhez szükséges. 3. Termodinamika II. főtétele: 1. Nem készíthető olyan gép, amely pontosan annyi munkát végez, mint amennyi a működtetéséhez szükséges. 2. A hő nem megy spontán hidegebb helyről a melegebb helyre. 3. A természetben spontán lejátszódó folyamatok az egyensúlyi állapot felé tartanak. 4. A hő nem alakítható át teljes egészében mechanikai energiává.

– 93 –


Transzverzális hullám: A hullám rezgésének iránya merőleges e terjedési irányra. Töltésmegmaradás törvénye: Zárt rendszerben a töltések előjeles összege állandó. Tömeg: A test tehetetlenségének mértéke. [

]

Törésmutató: Hullámtanban a közeghatárra jellemző mennyiség. A régi és az új közbeli hullám sebességek aránya.

Út: A test pályájának a hossza. Valódi kép: 1. Ha a kép felfogható egy ernyőn. 2. Ha a fénysugarak a valóságban metszik egymást. Vezető: A vezetőkben viszonylag könnyen mozgó ún. szabad töltéshordozók vannak, ezért az elektromos áramot vezetik, kicsi az ellenállásuk. (Pl: fémek, elektrolit oldatok) Virtuális kép: 1. Ha a kép nem fogható fel egy ernyőn. 2. Ha a fénysugarak a valóságban nem metszik egymást, csak azok képzeletbeli meghosszabbítása.

– 94 –


FORRÁSOK Tankönyvek: Holics László (1994): Fizika I-II. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. Budó Ágoston (1997): Kísérleti fizika I. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó.

A képek, ábrák forrásai: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.

http://oktatas.hu http://oktatas.hu Saját szerkesztés http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu Saját szerkesztés http://www.mozaweb.hu http://oktatas.hu Saját szerkesztés http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://vili.pmmf.hu http://oktatas.hu

– 95 –


33. 34. 35. 36. 37. 38.

http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu http://oktatas.hu

– 96 –

A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet FIZIKA. Emeltszintű érettségi

Recommend Documents