Amit a középszintû érettségi vizsgán tudni kell fizikából. Ismerje fel és jellemezze. feltételeit, tudjon példákat említeni különböző típusaikra

Függelék

Az alábbi táblázat első két oszlopa a középszintű érettségi vizsga követelményrendszerét tartalmazza. A harmadik oszlopban olyan, az adott témakörhöz kapcsolódó fontos men�nyiségi összefüggések (képletek), adatok szerepelnek, melyeket a középszinten érettségizőknek ismerniük kell. Néhány képletet dőlt betűkkel szedtünk: ezek pontos felidézése középszinten nem követelmény, azonban az adott összefüggéssel leírt jelenség kvalitatív ismerete az elvárások közé tartozik. Hangsúlyozzuk: a táblázat a felkészülés során történő tájékozódás segítése céljából készült, használata nem pótolhatja a tankönyvek tanulmányozását! Témák

Az érettségizőkkel szemben támasztott követelmények

Hasznos összefüggések, képletek, adatok

1. Mechanikai kölcsönha­tások 1.1. Newton törvényei 1.1.1. Newton I. törvénye. Kölcsönhatás. Mozgásállapot, mozgásállapotváltozás. Tehetetlenség, tömeg. Inercia­ rendszer

Ismerje fel és jellemezze a mechanikai kölcsönhatásokat. Ismerje a mozgásállapot-változások létrejöttének feltételeit, tudjon példákat említeni különböző típusaikra. Ismerje fel és jellemezze az egy kölcsönhatásban fellépő erőket, fogalmazza meg, értelmezze Newton törvényeit. Értelmezze a tömeg fogalmát Newton II. törvénye segítségével. Ismerje a sztatikai tömegmérés módszerét. Tudja meghatározni a 1.3. pontban felsorolt mozgásfajták létrejöttének dinamikai feltételét. 1

Függelék

Amit a középszintû érettségi vizsgán tudni kell fizikából

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli 1.1.2. Newton II. törvénye. Erőhatás, erő, eredő erő, támadáspont, hatásvonal. Lendület, lendületváltozás. Lendület-megmaradás

Legyen jártas az erővekto- Lendület: I = m ⋅ v rok ábrázolásában, összeg- Lendület-megmaradás törvénye: zésében. Tudja, mit értünk Zárt rendszerben     egy test lendületén, lendüm1 ⋅ v1,e + m2 ⋅ v 2,e + ... = m1 ⋅ v1,u + m2 ⋅ v 2,u letváltozásán. Konkrét, min    dennapi példákban m1 ⋅ v1,eismerje + m2 ⋅ v 2,e + ... = m1 ⋅ v1,u + m2 ⋅ v 2,u + ... , fel a lendület-megmaradás törvényének érvényesülését, ahol a bal oldalon a kölcsönhatások egy egyenesbe eső változá- előtti, a jobb oldalon pedig a kölcsönsok esetén tudjon egyszerű hatások utáni lendületekből képezett összeg áll. feladatokat megoldani. Newton II. törvénye: egyetlen erőha  tásnak kitett test esetén: F = m ⋅ a . Több erő egyidejű hatása alatt álló testre nézve (Newton IV. törvényét figyelembe véve):    F ≡ F eredõ = m ⋅ a .

∑

Nehézségi erő: F = m ⋅ g , ahol „g” a helyi nehézségi gyorsulás. A nehézségi erő a nehézségi gyorsulás irányába mutat. Rugó által kifejtett (rugalmas) erő: F = D ⋅ ∆l , ahol D a rugóállandó vagy direkciós erő, Δl pedig a megnyúlás. A rugalmas erő a megnyúlással ellentétes irányú. Mozgást befolyásoló tényezők: súrlódás, közegellenállás, a súrlódási erő

2

Ismerje a súrlódás és a közegellenállás hatását a mozgásoknál, ismerje a súrlódási erő nagyságát befolyásoló tényezőket.

(Csúszási) súrlódási erő: Fs = µ ⋅ Fny , ahol Fny a két érintkező felület közt fellépő erő felületre merőleges komponense (nyomóerő), μ a (csúszási) súrlódási együttható. A súrlódási erő a felületek relatív sebességével szemben mutat. Nyugalmi súrlódási (tapadási) erő: Ft ≤ Ft ,maximum = µ0 ⋅ Fny ,

Zárt rendszer. Konkrét esetekben ismerje Szabaderő, kény- fel a kényszererőket. szererő 1.1.3. Newton III. törvénye

Legyen jártas az egy testre ható erők és az egy kölcsönhatásban fellépő erők felismerésében, ábrázolásában.

1.2. Pontszerű és merev test egyensúlya Forgatónyomaték Tudja értelmezni dinamikai Erőkar (k): a tengelypont és az erő haszempontból a testek egyen- tásvonalának távolsága súlyi állapotát. Forgatónyomaték: M = F ⋅ k Pontszerű test egyensúlyának dinamikai feltétele:   F ≡ F eredõ = 0 Merev test egyensúlyának dinamikai feltételei:   M = 0 és F ≡ F eredõ = 0 .

∑

∑

∑

3

Függelék

ahol Fny a két érintkező felület közt fellépő erő felületre merőleges komponense (nyomóerő), μ0 a tapadási (nyugalmi súrlódási) együttható. A tapadási erő iránya olyan, hogy a felületek megcsúszását igyekszik meggátolni. Közegellenállási erő: 2 , Fközegellenállás = k ⋅ ρ ⋅ A⊥ ⋅ vrelatív ahol k a test alakjától függő tényező, ρ a közeg sűrűsége, vrelatív a test közeghez viszonyított sebessége, A⊥ pedig a test erre a sebességre merőleges homlokfelületének nagysága.

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Erőpár. Egyszerű gépek: emelő, csiga. Tömegközéppont

Tudjon egyszerű számításos feladatot e témakörben megoldani. Ismerje a tömegközéppont fogalmát, tudja alkalmazni szabályos homogén testek esetén.

Az erőpár nem helyettesíthető egyetlen (koncentrált) eredő erővel, forgatónyomatéka az M = F ⋅ d képlettel számolható, ahol F az erőpár egyik alkotójának nagysága, d az erők hatásvonala közötti távolság.

Anyagi pont, merev test. Vonatkoztatási rendszer. Pálya, út, elmozdulás

Tudja alkalmazni az anyagi pont és a merev test fogalmát a probléma jellegének megfelelően. Egyszerű példákon értelmezze a hely és a mozgás viszonylagosságát. Tudja alkalmazni a pálya, út, elmozdulás fogalmakat.

Az elmozdulás (a helyvektor megváltozása) vektormennyiség, nagysága az úttal összevetve:  ∆r ≤ ∆s. (Az elmozdulás nagysága csak akkor egyezhet meg az úttal, ha a mozgás egyenes vonalú, és nincs fordulat a pálya megtétele közben.)

Sebesség, átlagsebesség

Ismerje és alkalmazza a se- Pillanatnyi sebesség  (vektor):  ∆r besség fogalmát. v= ( ∆t → 0 ) . ∆t A sebességvektor a pálya érintőjébe esik. A pillanatnyi sebesség nagyságát a (nagyon rövid idő alatt) megtett út és az idő hányadosaként kaphatjuk: ∆s v= ( ∆t → 0 ) . ∆t Átlagsebesség nagysága (átlagos sebességnagyság): ∆s vátlag = összes . ∆tösszes

Gyorsulás

Tudjon megoldani egyszerű Gyorsulás:   ∆v feladatokat. a= ( ∆t → 0 ). ∆t A gyorsulás a sebességváltozás irányába mutat.

1.3. Mozgásfajták

4

Legyen jártas konkrét moz∆s vpillanatnyi = vátlag = gások út-idő, sebesség-idő ∆t grafikonjának készítésében A sebességnagyság-idő függvény graés elemzésében. fikonja alatti terület számértékileg megadja a test által az adott időintervallumban befutott utat.

1.3.2. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás. Egyenletesen változó mozgás átlagsebessége, pillanatnyi sebessége

Ismerje fel és jellemezze az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgásokat. Konkrét példákon keresztül különböztesse meg az átlagés a pillanatnyi sebességet, ismerje ezek kapcsolatát. Ismerje és alkalmazza a gyorsulás fogalmát.

Négyzetes úttörvény

Értelmezze a szabadesést v0 + vt a 2 ⋅ ∆t , mint egyenletesen változó ∆r = v0 ⋅ ∆t ± ⋅ ( ∆t ) = 2 2 mozgást. ahol v0 a kezdősebesség, vt a ∆t idő alatt elért pillanatnyi sebesség és a a gyorsulás nagysága. (A + előjel sebességnövelő, a - előjel sebességcsökkentő mozgás esetén érvényes.)

v0 + vt . 2 Pillanatnyi sebesség: vt = v0 ± a ⋅ ∆t , ahol v0 a kezdősebesség, a a gyorsulás nagysága. (A + előjel sebességnövelő, a - előjel sebességcsökkentő mozgás esetén érvényes.) Átlagsebesség: vátlag =

Szabadesés, ne- Tudja a nehézségi gyorsulás Szabadesés esetén v0 = 0 és a = g miatt hézségi gyorsulás fogalmát és értékét, egyszeg 2 vt = g ⋅ ∆t és s = ⋅ ( ∆t ) rűbb feladatokban alkalmaz2 ni is. 1.3.3. Összetett mozgások Függőleges hajítás

Értelmezze egyszerű példák segítségével az összetett mozgást.

1.3.4. Periodikus mozgások

Jellemezze a mozgásokat.

g 2 ⋅ ( ∆t ) 2 vt = v0 ± g ⋅ ∆t . (A + előjel a lefelé, a - előjel a felfelé hajításnál érvényes.) ∆r = v0 ⋅ ∆t ±

periodikus

5

Függelék

1.3.1. Egyenes vonalú egyenletes mozgás

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli

Függelék

1.3.4.1. Az egyenletes körmozgás Periódusidő, fordulatszám, kerületi sebesség, szögelfordulás, szögsebesség

Centripetális gyorsulás. Centripetális erő

Ismerje fel a centripetális gyorsulást okozó erőt konkrét jelenségekben, tudjon egyszerű számításos feladatokat megoldani.

1 Fordulatszám: n = , ahol T a perióT dusidő. (A fordulatszám jelölésére olykor az „f” szimbólumot is használják.) 2⋅ R⋅π Kerületi sebesség: vk = = R ⋅ω , T ahol R a körpálya sugara, ω pedig a szögsebesség. ∆i Szögelfordulás: ∆α = , ahol ∆i a ∆α R középponti szöghöz tartozó ívhossz. A szögelfordulást tehát radiánban mérjük. ∆α 2 ⋅ π Szögsebesség: ω = . = ∆t T Centripetális gyorsulás: v2 acp = k = R ⋅ ω 2 . R Centripetális erő: az egyenletes körmozgást végző testre ható erők eredője minden pillanatban merőleges a sebességre, a kör középpontja felé mutat, azaz centripetális irányú.   v2 F = m ⋅ a cp azaz Feredõ = m ⋅ . R (Itt Feredő az eredő erő nagysága.)

∑

1.3.4.2. Mechanikai rezgések Rezgőmozgás

6

Ismerje a rezgőmozgás fogalmát.

Ismerje a harmonikus rezgő- Kitérés: y = A ⋅ sin(ω ⋅ t ) , mozgás kinematikai jellem2⋅π a körfrekvencia, A az zőit, kapcsolatát az egyen- ahol ω = T letes körmozgással kísérleti amplitúdó, (ω ⋅ t) a radiánban adott fátapasztalat alapján. zisszög. Sebesség: v = A ⋅ ω ⋅ cos(ω ⋅ t ) . Maximális sebesség (az egyensúlyi helyzeten történő áthaladás pillanatában): vmax. = A ⋅ ω . Gyorsulás: a = - A ⋅ ω 2 ⋅ sin(ω ⋅ t ) = -ω 2 ⋅ y . Maximális gyorsulás (a szélső helyzetekben): amax. = A ⋅ ω 2 .

Rezgésidő, frekvencia

Frekvencia és rezgésidő összefüggése: 1 f = . T Rugó hatására harmonikus rezgést végző test rezgésideje: m , T = 2⋅π⋅ D ahol m a rezgő test tömege, D a rugóállandó.

Csillapított és csillapítatlan rezgések Rezgő rendszer energiája

Ismerje, milyen energiaát- Rezgőmozgást végző test összes mealakulások mennek végbe a chanikai energiája: rezgő rendszerben. 1 1 2 Erezgés = ⋅ D ⋅ A2 = ⋅ m ⋅ vmax. . 2 2 A rezgés egy közbülső helyzetében az energiamérleg: 1 1 1 ⋅ D ⋅ A2 = ⋅ m ⋅ v 2 + ⋅ D ⋅ y 2 . 2 2 2

7

Függelék

Harmonikus rezgőmozgás. Kitérés, amplitúdó, fázis

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli Ismerje a szabadrezgés, a kényszerrezgés jelenségét. Ismerje a rezonancia jelenségét, tudja mindennapi példákon keresztül megmagyarázni káros, illetve hasznos voltát.

Matematikai inga. Lengésidő

Tudjon periódusidőt mérni.

Függelék

Szabadrezgés, kényszerrezgés. Rezonancia

Fonálinga lengésideje: T = 2 ⋅ π ⋅

l . g

1.3.4.3. Mechani- Ismerje a mechanikai hulkai hullámok lám fogalmát, fajtáit, tudjon példákat mondani a mindennapi életből. Longitudinális, transzverzális hullám Hullámhossz, ter- Ismerje a hullámmozgást le- c = λ ⋅ f , ahol c a hullám terjedési sejedési sebesség, író fizikai mennyiségeket. bessége, λ a hullámhossza, f a frekvenfrekvencia ciája. Visszaverődés, törés jelensége Beesési, visszaverődési, törési szög, törésmutató

8

Tudja leírni a hullámjelenségeket, tudjon példákat mondani a mindennapi életből. Az egyes szögeket mindig a beesési merőlegestől mérjük! A frekvencia közegváltásnál nem változik! A 2. közeg 1. közegre vonatkoztatott törésmutatója: c sin α , n2,1 = 1 = c2 sin β ahol c1, illetve c2 a hullám terjedési sebessége az egyes közegekben, α az 1. közegben lévő beesési szög, β pedig a 2. közegbeli törési szög. Az értelme1 zésből következően n2,1 = . n1,2

Polarizáció. Interferencia. Elhajlás. Állóhullám A hangtani alapfogalmakat tudja összekapcsolni a hullámmozgást leíró fizikai mennyiségekkel.

Függelék

Hangforrás, hanghullámok. Hangerősség, hangmagasság, hangszín 1.4. Munka, energia

Definiálja a munkát és a tel- Munka: W = F ⋅s = F ⋅ s , s F jesítményt, tudja kiszámítaahol Fs az erő elmozdulás-irányú komni állandó erőhatás esetén. ponense, sF pedig az erő irányába eső elmozdulás(-komponens). W Teljesítmény: P = , ∆t ahol ∆t a munkavégzés időtartama. Ha ∆t igen rövid, a pillanatnyi teljesítményt kaphatjuk: W F ⋅ ∆r P= = = F ⋅ vpillanatnyi . ∆t ∆t Gyorsítási Ismerje a munka ábrázolását A testre ható erő munkájának számmunka, emelési F-s diagramon. értéke megkapható, ha az erőt a test munka, súrlódási helyének függvényében ábrázoló gramunka fikon alatti területet meghatározzuk. Gyorsítási munka v0 kezdősebességről vt sebességre történő felgyorsítás közben: 1 1 Wgyorsítás = ⋅ m ⋅ vt2 - ⋅ m ⋅ v02 . 2 2 Emelési munka, homogén gravitációs mezőben, h magassággal feljebb történő emelés közben: Wemelési = m ⋅ g ⋅ h . Munkavégzés, munka, teljesítmény

9

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Deformálatlan rugó ∆l-lel történő megnyújtása érdekében végzett munka: 1 2 Wrugalmas = ⋅ D ⋅ ( ∆l ) . 2 Súrlódási erő munkája: Wsúrlódási = - Fs ⋅ s = - µ ⋅ Fny ⋅ s . Energia, energiaváltozás Mechanikai energia. Mozgási energia, rugalmassági energia, helyzeti energia

Energia-megmaradás törvénye

Teljesítmény. Hatásfok

Tudja megkülönböztetni a Mozgási (kinetikus) energia: különféle mechanikai ener1 Emozgási = ⋅ m ⋅ v 2 . giafajtákat, tudjon azokkal 2 folyamatokat leírni, jelle- Helyzeti (magassági) energia a mezni. nullszinttől mért h magasságban: Ehelyzeti = m ⋅ g ⋅ h . Egy ∆l-lel deformált rugó rugalmas energiája: 1 2 Erugalmas = ⋅ D ⋅ ( ∆l ) . 2 Tudja alkalmazni a mecha- Energiamegmaradás törvénye: zárt nikai energiamegmaradás rendszerben törvényét egyszerű felada- ΣEmechanikai + ΣEnem mechanikai = állandó . tokban. Ismerje az energiagazdálkodás környezetvédelmi vonatkozásait. Ismerje és alkalmazza egyWhasznos P = hasznos . szerű feladatokban a telje- Hatásfok: η = Wbefektetett Pbefektetett sítmény és a hatásfok fogalmát.

2. Termikus kölcsönhatások 2.1. Állapotjelzők, termodinamikai egyensúly

10

Tudja, mit értünk állapotjelzőn, nevezze meg őket. Legyen tájékozott arról, milyen módszerekkel történik a hőmérséklet mérése.

Ismerjen különböző hőmérőfajtákat (mérési tartomány, pontosság). Ismerje a Celsius- és Kelvin-skálákat, és feladatokban tudja használni. Ismerje az Avogadrotörvényt. Értelmezze, hogy mikor van egy test környezetével termikus egyensúlyban.

F , A ahol F a (felületen egyenletesen eloszló) nyomóerő, A a nyomott felület nagysága. Hőmérsékleti skálák kapcsolata: T [ K ] = t [°C] + 273, de ∆T = ∆t ! N: részecskeszám; M: móltömeg; n: mólszám; NA: Avogadro-szám; m: az anyaghalmaz tömege. N ⋅M . Kapcsolatuk: m = n ⋅ M = NA Nyomás: p =

2.2. Hőtágulás Szilárd anyag Ismerje a hőmérséklet-vállineáris, térfogati tozás hatására végbemenő hőtágulása alakváltozásokat, tudja indokolni csoportosításukat. Folyadékok hőtágulása

Legyen tájékozott gyakorlati szerepükről, tudja konkrét példákkal alátámasztani. Tudjon az egyes anyagok különböző hőtágulásának jelentőségéről, a jelenség szerepéről a természeti és technikai folyamatokban, tudja azokat konkrét példákkal alátámasztani. Mutassa be a hőtágulást egyszerű kísérletekkel.

2.3. Állapotegyenletek (összefüggés a gázok állapotjelzői között)

11

Függelék

Egyensúlyi állapot. Hőmérséklet, nyomás, térfogat. Belső energia. Anyagmennyiség, mól. Avogadro törvénye

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Gay-Lussac I. és II. törvénye. Boyle-Mariotte törvénye. Egyesített gáztörvény. Ideális gáz. Izobár, izochor, izoterm állapotváltozás

Ismerje és alkalmazza egyszerű feladatokban a gáztörvényeket, tudja ös�szekapcsolni a megfelelő állapotváltozással. Ismerje az állapotegyenletet. Tudjon értelmezni p-V diagramokat.

Gay-Lussac I. törvénye: ha m = állandó és p = állandó, akkor V1 V2 = . T1 T2 Gay-Lussac II. törvénye: ha m = állandó és V = állandó, akkor p1 p2 = . T1 T2 Boyle és Mariotte törvénye: ha m = állandó és T = állandó, akkor p1 ⋅ V1 = p2 ⋅ V2 . Egyesített gáztörvény: ha m = állandó, akkor p1 ⋅ V1 p2 ⋅ V2 = . T1 T2  p1 ⋅ V1 p2 ⋅ V2  =  Ha m is változik:  m1 ⋅ T1 m2 ⋅ T2  

Állapotegyenlet

Ideális gáz állapotegyenlete: m p ⋅V = N ⋅ k ⋅ T = ⋅ R ⋅T , M J a Boltzmannahol k = 1, 38 ⋅ 10-23 K állandó, R = 8, 31 landó.

2.4. Az ideális gáz kinetikus modellje Hőmozgás

12

Ismerje, mit jelent a gáznyomás, a hőmérséklet a kinetikus gázelmélet alapján. Ismerjen a hőmozgást bizonyító jelenségeket (pl. Brown-mozgás, diffúzió).

J az egyetemes gázálK ⋅ mol

Függelék

2.5. Energia-megmaradás hőtani folyamatokban 2.5.1. Termikus, mechanikai kölcsönhatás Hőmennyiség, munkavégzés

Értelmezze a térfogati munkavégzést és a hőmennyiség fogalmát. Ismerje a térfogati Wgáz munkavégzés = p ⋅ ∆V = p ⋅ grafikus Vvégsõ - Vmegkezdeti jelenítését p-V diagramon.

(

Állandó nyomáson: Wgáz = p ⋅ ∆V = p ⋅ Vvégsõ - Vkezdeti = -Wkörnyezet

) = -W

(

)

környezet .

A munka számértéke megegyezik a gáz folyamatát ábrázoló nyomás-térfogat grafikon alatti terület számértékével. Hőmennyiség: Q = c ⋅ m ⋅ ∆T = C ⋅ ∆T ,

J az anyagi minőségre kg ⋅ K jellemző, adott folyamatra értelmezett fajhő, J [C ] = pedig egy anyaghalmazra jelK lemző, az adott folyamatra értelmezett hőkapacitás. ahol [ c ] =

2.5.2. A termodinamika I. főtétele, zárt rendszer

Értelmezze az I. főtételt, al- I. főtétel: ∆E = Q + W b környezet . kalmazza speciális - izoterm, Izobár (p = áll.) folyamatra: izochor, izobár, adiabatikus ∆Eb = c p ⋅ m ⋅ ∆T - p ⋅ ∆V . - állapotváltozásokra. Izochor (V = áll.) folyamatra: ∆Eb = Q = cV ⋅ m ⋅ ∆T , mert W = 0 . Izoterm (T = áll.) folyamatra: Wgáz = Q, mert ∆Eb = 0 . Adiabatikus folyamatra: ∆Eb = Wkörnyezet , mert Q = 0.

13

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli Szabadsági fokszám: egyatomos („golyószerűként” modellezhető) gáz részecskéire nézve f = 3, kétatomos („súlyzószerűen” modellezhető) gáz részecskéinél f = 5, többatomos (pl. „piramis-szerűen” modellezhető) gáz részecskéinek esetében f = 6. Átlagosan minden szabadsági fok1 ra ε x = ⋅ k ⋅ T energia jut (az ener2 gia egyenletes eloszlásának tétele, ekvipartíció). Ideális gáz belső energiája: f f m Eb = ⋅ N ⋅ k ⋅ T = ⋅ ⋅ R ⋅ T . 2 2 M Adott anyagi minőségű, állandó tömegű gáz belső energia-változása: f f m ∆Eb = ⋅ N ⋅ k ⋅ ∆T = ⋅ ⋅ R ⋅ ∆T . 2 2 M

Adiabatikus állapotváltozás

Q = 0, ami vagy hőszigetelt tartályban végbemenő, vagy nagyon gyors folyamat esetében lehetséges.

Függelék

Belső energia

2.6. Kalorimetria Fajhő, hőkapacitás. Gázok fajhői

14

Ismerje a hőkapacitás, fajhő f m  fogalmát, tudja kvalitatív QV = ∆Eb = ⋅ ⋅ R ⋅ T  2 M módon megmagyarázni a ⇒ f +2 m kétféle fajhő különbözősé- Q p = ∆Eb + Wgáz = ⋅ ⋅ R ⋅T   M 2 gét gázoknál. Legyen képes egyszerű keverési feladatok ( f + 2) ⋅ R c = c  > c , ahol a gáz faj­ p p V megoldására. 2⋅M f ⋅R pehője állandó nyomás, cV = 2⋅M dig álladó térfogat mellett.

2.7. Halmazállapotváltozások

Függelék

Ismerje a különböző halmazállapotok tulajdonságait. Tudja, milyen energiaváltozással járnak a halmazállapot-változások, legyen képes egyszerű számításos feladatok elvégzésére.

2.7.1. Értelmezze a fogalmakat. Olvadás, fagyás. Olvadáshő, olvadáspont

Olvadáskor felvett hőmennyiség: Q = Lo ⋅ m , ahol Lo az olvadáshő. Fagyáskor Qfagy. = - Lo ⋅ m a leadott hőmennyiség.

2.7.2. Párolgás, lecsapódás. Párolgáshő. Forrás, forráspont, forráshő

Forráskor felvett hőmennyiség: Q = Lf ⋅ m , ahol Lf a forrásponthoz tartozó párolgási hő, az ún. forráshő. Lecsapódáskor: Qle = - Lp ⋅ m , ahol Lp az adott hőmérséklethez tartozó párolgási hő.

Tudja, mely tényezők befolyásolják a párolgás sebességét. Ismerje a forrás jelenségét, a forráspontot befolyásoló tényezőket.

Szublimáció Telített és telítetlen gőz 2.7.3. Jég, víz, gőz A víz különleges fizikai tulajdonságai

Értse a víz különleges tulajdonságainak jelentőségét, tudjon példákat mondani ezek következményeire (pl. az élet kialakulásában, fennmaradásában betöltött szerepe).

A levegő páratartalma. Csapadékképződés

Ismerje a levegő relatív páratartalmát befolyásoló tényezőket. Kvalitatív módon ismerje az eső, a hó, a jégeső kialakulásának legfontosabb okait.

15

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Értse, milyen változásokat okoz a felmelegedés, az üvegházhatás, a savas eső stb. a Földön. 2.8. A termodinamika II. főtétele 2.8.1. Hőfolyamatok iránya Reverzibilis, irreverzibilis folyamatok

Tudjon értelmezni mindennapi jelenségeket a II. főtétel alapján.

2.8.2. Hőerőgépek. Hatásfok

Legyen tisztában a hőerőgé- Hőerőgép munkája: pek hatásfokának fogalmáWhasznos = Qfel - Qle . W val és korlátaival. Hőerőgép hatásfoka: η = hasznos . Qfelvett

3. Elektromos és mágneses kölcsönhatás 3.1. Elektromos mező 3.1.1. Elektrosztatikai alapjelenségek. Kétféle elektromos töltés Vezetők és szigetelők Elektroszkóp Elektromos megosztás

16

Coulomb-törvény

3.1.2. Az elektromos mező jellemzése. Térerősség. Erővonalak, fluxus

  F Térerősség: E = , ahol F a q q pontszerű töltésre ható erő. A térerősségvektor iránya a pozitív töltésre ható erő irányával megegyező. Fluxus: Ψ = E ⋅ A , ahol Ψ az erővonalakra merőlegesen felvett A felületet döfő erővonalak száma.

Feszültség

Az A és B pont közti feszültség: Wmezõ , A→ B , U AB = q ahol Wmezõ , A→ B a mezőnek a q töltés A-ból B-be kerülése közben végzett munkája.

Homogén mező

Tudja, hogy az elektromos Homogén mezőben a térerősség és a mező által végzett munka feszültség közötti összefüggés: független az úttól. U AB = E ⋅ d AB , ahol d AB az A és B pontok erővonalakkal párhuzamosan mért távolsága.

3.1.3. Töltések mozgása elektromos mezőben

UAB feszültség befutása során 1 ⋅ m ⋅ v 2 = q ⋅ U AB mozgási energiára 2 tesz szert a nyugalomból induló, q töltésű, m tömegű részecske. 1 eV = 1,6 ⋅ 10-19 J.

17

Függelék

A töltésmegmaradás törvénye

Pontszerű Q és q töltések között fellépő erő: 1 Q⋅q Q⋅q FC = ⋅ 2 =k⋅ 2 , 4πε 0 r r 2 N⋅m , r a két töltés köahol k = 9 ⋅ 109 C2 zötti távolság. A vákuum dielektromos C2 -12 állandója ε 0 = 8, 85 ⋅ 10 . N ⋅ m2

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli

Függelék

3.1.4. Töltés, térerősség a vezetőkön Töltések elhelyezkedése vezetőkön. Térerősség a vezetők belsejében és felületén. Csúcshatás. Az elektromos mező árnyékolása. Földelés 3.1.5. Kondenzátorok. Kapacitás. Síkkondenzátor

Ismerje a kondenzátor és a Q kapacitás fogalmát. Tudjon Kapacitás: C = , ahol (kondenzátor U példát mondani a kondenesetében) Q az egyik fegyverzet töltézátor gyakorlati alkalmazáse, U a fegyverzetek közötti feszültsára. ség. Vákuum-szigetelésű síkkondenzátor kapacitása: A C = ε0 ⋅ , d ahol A a szemben álló lemezfelületek területének nagysága, d a párhuzamos lemezek távolsága.

Feltöltött konden- Ismerje a kondenzátor ener- Kondenzátor energiája: zátor energiája giáját. 1 1 Q2 1 Wenergia, kondenzátor = ⋅ C ⋅ U 2 = ⋅ = ⋅ Q ⋅U 2 2 C 2 1 1 Q2 1 Wenergia, kondenzátor = ⋅ C ⋅ U 2 = ⋅ = ⋅ Q ⋅U 2 2 C 2 3.2. Egyenáram 3.2.1. Elektromos áramerősség. Feszültségforrás, áramforrás

18

Értse az elektromos áram Q létrejöttének feltételeit, is- Áramerősség: I = , ahol Q a vezető ∆t merje az áramkör részeit, egy kiszemelt keresztmetszetén ∆t idő tudjon egyszerű áramkört alatt áthaladó töltésmennyiség. összeállítani.

Ismerje az áramerősség- és feszültségmérő eszközök használatát.

3.2.2. Ohm törvénye. Ellenállás

Értse az Ohm-törvényt vezető szakaszra és ennek következményeit, tudja alkalmazni egyszerű feladat megoldására, kísérlet, illetve ábra elemzésére.

Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. Változtatható ellenállás

Ohm törvénye vezetőszakaszra: U RAB = AB , ahol RAB a vezetőszakasz I ellenállása, UAB a vezetőszakasz végpontjai közötti feszültség, I a vezetőn átfolyó áram erőssége. l , ahol l a A vezető hossza, A a keresztmetszete, ρ pedig a fajlagos ellenállás. Vezető ellenállása: R = ρ ⋅

Fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolása. Az eredő ellenállás

Ismerje a soros és a párhuzamos kapcsolásra vonatkozó összefüggéseket, és alkalmazza ezeket egyszerű áramkörökre.

3.2.3. Félvezetők

Ismerje a félvezető fogalmát, tulajdonságait.

Soros kapcsolás: Az eredő ellenállás: Re = R1 + R2 + ... + Rn . Az áramerősség a kör minden pontjában ugyanakkora. Az egyes, sorosan kapcsolt fogyasztókra eső feszültségekre nézve: U1 : U 2 :...: U n = R1 : R2 :...: Rn . Párhuzamos kapcsolás: Az eredő ellenállás: 1 1 1 1 = + + ... + . Re R1 R2 Rn A feszültség valamennyi párhuzamosan kapcsolt fogyasztón ugyanakkora. Az egyes, párhuzamosan kapcsolt fogyasztókon átfolyó áramok erősségére nézve: 1 1 1 I1 : I 2 :...: I n = : :...: . R1 R2 Rn

19

Függelék

Áramerősség- és feszültségmérő műszerek

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Félvezető eszkö- Tudjon megnevezni félzök vezető kristályokat. Tudja megfogalmazni a félvezetők alkalmazásának jelentőségét a technika fejlődésében, tudjon példákat mondani a félvezetők gyakorlati alkalmazására (pl. dióda, tranzisztor, memóriachip). 3.2.4. Az egyenáram hatásai, munkája és teljesítménye

Ismerje az elektromos áram Az elektromos mező munkája az áramhatásait és alkalmazásukat körben: az elektromos eszközökU2 W = U ⋅ I ⋅ t = ⋅t = I2 ⋅ R ⋅t . ben. Alkalmazza egyszerű R feladatok megoldására az U2 elektromos eszközök telje- Teljesítmény: P = U ⋅ I = = I2 ⋅R . R sítményével és energiafogyasztásával kapcsolatos ismereteit.

Hő-, mágneses, vegyi hatás

Ismerje az áram élettani hatásait, a baleset-megelőzési és érintésvédelmi szabályokat.

Galvánelemek, akkumulátor

Ismerje a galvánelem és az akkumulátor fogalmát, és ezek környezetkárosító hatását.

3.3. Az időben állandó mágneses mező 3.3.1. Mágneses alapjelenségek. A dipólus fogalma. Mágnesezhetőség

Ismerje az analógiát és a különbséget a magneto- és az elektrosztatikai alapjelenségek között.

A Föld mágneses Ismerje a Föld mágneses mezeje. Iránytű mezejét és az iránytű használatát.

20

Ismerje a mágneses mező Mágneses indukcióvektor: M max. jellemzésére használt foB= , galmakat és definíciójukat, N m ⋅ I m ⋅ Am tudja kvalitatív módon jelleahol Mmax a mező által az adott pontban mezni a különböző mágneelhelyezett, Nm menetszámú, Am terüses mezőket. letű, Im erősségű árammal átjárt mérőtekercsre (magnetométerre) kifejtett maximális forgatónyomaték.

Indukcióvonalak, indukciófluxus

Mágneses indukciófluxus: Φ = B ⋅ A , ahol Φ az indukcióvonalakra merőlegesen felvett A felületet döfő indukcióvonalak száma.

3.3.3. Az áram mágneses mezeje. Légmagos, N menetszámú, I erősségű árammal átjárt, l hosszúságú egyenes tekercs (szolenoid) belsejében az inN ⋅I dukció: B = µ0 ⋅ , l V ⋅s ahol µ0 = 4 ⋅ π ⋅ 10-7 , a vákuum A⋅m permeabilitása.

Egyenes tekercs mágneses mezeje.

Homogén mágneses mező Elektromágnes, vasmag

Ismerje az elektromágnes néhány gyakorlati alkalmazását, a vasmag szerepét hangszóró, csengő, műszerek, relé stb.).

3.3.4. Mágneses erőhatások

21

Függelék

3.3.2. A mágneses mező jellemzése. Indukcióvektor

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli A mágneses mező Ismerje a mágneses mező erőhatása áram- erőhatását áramjárta vezejárta vezetőre tőre nagyság és irány szerint speciális esetben.

I erősségű árammal átjárt, az indukcióvonalakra merőlegesen elhelyezkedő áramvezető l hosszúságú szakaszára a B indukciójú mágneses mezőben F = B ⋅ I ⋅ l nagyságú, a jobbkéz-szabálynak megfelelő irányú erő hat.

Lorentz-erő

Ismerje a Lorentz-erő fogalmát, hatását a mozgó töltésre, ismerje ennek néhány következményét.

B indukciójú mágneses mezőben az indukcióvonalakra merőleges síkban v sebességgel mozgó q pontszerű töltésre F = B ⋅ q ⋅ v nagyságú, a jobbkéz-szabálynak megfelelő irányú ún Lorentz-erő hat. A jobbkéz-szabály szerint a jobb kéz egymásra merőlegesen tartott első három ujja a következő irányoknak feleltethető meg:   hüvelykujj → a töltésmozgás (I, v) iránya   mutatóujj → a B vektor iránya   középső ujj → a pozitív töltésekre ható erő iránya

Ismerje az indukció alapjelenségét, és tudja, hogy a mágneses mező mindennemű megváltozása elektromos mezőt hoz létre.

Mozgási indukció: B indukciójú homogén mágneses mezőben az önmagára merőleges irányú sebességgel mozgatott, l hosszúságú egyenes vezetőben indukálódott feszültség, amennyiben sebességének az indukcióvonalakra merőleges komponense v⊥: U i = B ⋅ l ⋅ v⊥ .

3.4. Az időben változó mágneses mező 3.4.1. Az indukció alapjelensége. Mozgási indukció. Nyugalmi indukció

22

Lenz törvénye

Ismerje Lenz törvényét és tudjon egyszerű kísérleteket és jelenségeket a törvény alapján értelmezni.

Önindukció

Ismerje az önindukció sze- ∆I változási gyorsaságú árammal repét az áram ki- és bekap∆t csolásánál. átjárt vezető mágneses mezejének változása miatt olyan elektromos mező indukálódik, mely igyekszik a vezetőben végbemenő áramváltozást gátolni: ∆I , U öi = - L ⋅ ∆t ahol L a vezetőre jellemző önindukciós együttható.

Tekercs mágneses Ismerje a tekercs mágneses 1 Wenergia, tekercs = ⋅ L ⋅ I 2 energiája energiáját. 2 3.4.2. A váltakozó áram A váltakozó áram Ismerje a váltakozó áram fogalma előállításának módját, a váltakozó áram tulajdonságait, hatásait, és hasonlítsa össze az egyenáraméval.

Szinuszosan váltakozó feszültség Ut pillanatnyi értéke: U t = U max ⋅ sin(ω ⋅ t ) , ahol Umax a csúcsérték, ω a váltakozó feszültség körfrekvenciája (ω = 2 ⋅ π ⋅ f ).

Generátor, motor, Ismerje a generátor, a motor dinamó és a dinamó működési elvét.

23

Függelék

Nyugalmi indukció: ∆Φ fluxus-változási sebességgel ∆t változó mágneses mezőt N-szer körülhurkoló vezető nyitott végei között fellépő indukált feszültség nagysága: ∆Φ . Ui = N ⋅ ∆t

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Pillanatnyi, maximális és effektív feszültség és áramerősség

Ismerje az effektív feszültség és áramerősség jelentését. Ismerje a hálózati áram alkalmazásával kapcsolatos gyakorlati tudnivalókat. Ismerje, hogy a tekercs és a kondenzátor eltérő módon viselkedik egyenárammal és váltakozó árammal szemben.

3.4.3. A váltakozó áram teljesítménye és munkája

Fáziseltérés nélküli esetben Effektív teljesítmény, illetve munka: 2 ismerje az átlagos teljesítU eff. 2 P = U ⋅ I = I ⋅ R = és Weff. = Pe eff. eff. eff. eff. mény és a munka kiszámíR 2 U tását. 2 Peff. = U eff. ⋅ I eff. = I eff. ⋅ R = eff. ésés Weff. = Peff. ⋅ t . R Ismerje a transzformátor Terheletlen transzformátor esetében a felépítését, működési elvét feszültségek a menetszámok arányáés szerepét az energia szál- ban alakulnak: lításában. Tudjon egyszeU primer N primer = . rű feladatokat megoldani a U szekunder N szekunder transzformátorral kapcsolatTerhelt transzformátornál közelítőleg ban. 100 %-os hatásfokot feltételezve: Pprimer ≈ Pszekunder ⇒ U primer ⋅ I primer = U szekunder ⋅ I sz Pszekunder ⇒ U primer ⋅ I primer = U szekun Pprimer ≈ Pszekunder ⇒ U primer ⋅ I primer =U ≈ N ⋅ I szekunder primer I pP rimer szekunder = szekunder ⇒ I primer I szekunderI primerN primerN szekunder N = ⇒ . = szekunder ⇒ I szekunder N primer I szekunder N primer

Transzformátor.

3.5. Elektromágneses hullámok 3.5.1. Az elektromágneses hullám fogalma Terjedési sebessége vákuumban

24

Effektív feszültség szinuszosan váltaU kozó feszültség esetén: U eff. = max. . 2 (Hasonlóan az áram effektív értéke I I eff. = max. .) 2

Ismerje a mechanikai és az elektromágneses hullámok azonos és eltérő viselkedését. cvákuum = 3 ⋅ 108

m s

Ismerje az elektromágneses spektrumot, tudja az elektromágneses hullámok terjedési tulajdonságait kvalitatív módon leírni. Ismerje a különböző elektromágneses hullámok alkalmazását és biológiai hatásait.

Párhuzamos rezgőkör. Rezonancia. Antenna, szabad elektromágneses hullámok

Tudja, miből áll egy rezgőkör, és milyen energiaátalakulás megy végbe benne.

Függelék

Az elektromágneses hullámok spektruma: rádióhullámok, infravörös sugarak, fény, ultraibolya, röntgen- és gammasugarak

3.6. A fény mint elektromágneses hullám 3.6.1. Terjedési tulajdonságok. Fényforrás. Fénynyaláb, fénysugár

Tudja, hogy a fény elektromágneses hullám, ismerje ennek következményeit. Ismerje a fény terjedési tulajdonságait, tudja tapasztalati és kísérleti bizonyítékokkal alátámasztani.

Fénysebesség

Tudja, hogy a fénysebesség határsebesség.

3.6.2. Hullámjelenségek A visszaverődés és a törés törvényei, a SnelliusDescartes törvény. Prizma. Teljes visszaverődés, határszög (száloptika). Abszolút és relatív törésmutató

Tudja alkalmazni a hullámtani törvényeket egyszerűbb feladatokban. Ismerje fel a jelenségeket, legyen tisztában létrejöttük feltételeivel, és értse az ezzel kapcsolatos természeti jelenségeket és technikai eszközöket. Tudja egyszerű kísérletekkel szemléltetni a jelenségeket.

Visszaverődésre: α = α ' Törésre (Snellius-Descartes törvény): sin α c1 = = n2,1 . sin β c2 Az összefüggésekben szereplő szimbólumok jelentése: α: beesési szög α ': visszaverődési szög β: törési szög

25

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli

Függelék

c1, c2: a fény terjedési sebessége az egyes közegekben n2,1: amelyik közegbe lép a fény, annak az előző közegre vonatkoztatott relatív törésmutatója. Az értelme1 . zésből következően n2,1 = n1,2 Abszolút törésmutató: c nanyag ≡ nanyag, vákuum = vákuum . canyag Relatív törésmutató az abszolút törésmutatókkal kifejezve: c0 n c n n A, B = B = B = A . c A c0 nB nA A határfelületre merőlegesen (0°-os beesési szögben) érkező fénysugár nem törik meg. Az optikailag sűrűbb közeg felől optikailag ritkább közeg felé terjedő fény teljes visszaverődést szenvedhet, amennyiben a közeghatárt az ún. határszögnél nagyobb, illetve azzal egyenlő szögben éri el. A teljes visszaverődés határszöge az a szög, melyhez 90°-os törési szög tartozik: c 1 sin α H = sûrûbb = nr,s = . critkább ns,r Diszperzió. Szín- Ismerje a színszóródás jeképek lenségét prizmán. Homogén és ös�- Legyen ismerete a homogén szetett színek és összetett színekről. Fényinterferencia. Fénypolarizáció, polárszűrő. Lézerfény

26

Ismerje az interferenciát és a polarizációt, és ismerje fel ezeket egyszerű jelenségekben. Értse a fény transzverzális jellegét.

Az optikai kép fogalma (valódi, látszólagos). Síktükör. Lapos gömbtükrök (homorú, domború). Vékony lencsék (gyűjtő, szóró). Fókusztávolság, dioptria

Ismerje a képalkotás fogalmát sík- és gömbtükrök, valamint lencsék esetén. Alkalmazza egyszerű feladatok megoldására a leképezési törvényt, tudjon képszerkesztést végezni tükrökre, lencsékre a nevezetes sugármenetek segítségével. Ismerje, hogy a lencse gyűjtő és szóró mivolta adott közegben a lencse alakjától függ.

Kis nyílásszögű gömbtükör fókusztáR volsága: f = , ahol R a tükör görbületi sugara. 2

Leképezési törvény. Nagyítás

Tudjon egyszerűbb méréseket elvégezni a leképezési törvénnyel kapcsolatban. (Pl. tükör, illetve lencse fókusztávolságának meghatározása.)

Leképezési törvény: 1 1 1 = + , f t k ahol f gyűjtő tükör és lencse esetén pozitív, szóró tükör és lencse esetében negatív; a t tárgytávolság pozitív, a k képtávolság valódi kép esetében pozitív, látszólagos kép esetén negatív érték. K k Nagyítás: N = = , T t ahol K a kép, T pedig a tárgy nagysága. N és K negatív, ha virtuális a kép, valódi kép esetén pozitív értékek.

Egyszerű nagyító. Fényképezőgép, vetítő, mikroszkóp, távcső

Ismerje a tükrök, lencsék, optikai eszközök gyakorlati alkalmazását, az egyszerűbb eszközök működési elvét.

1 1 [ D] = f m Gyűjtő (homorú) tükör esetében f, R, D > 0, domború (szóró) tükör esetében f, R, D < 0. Gyűjtőlencse fókusztávolsága és dioptriája szintén pozitív, szórólencsénél f és D negatív értékek.

Dioptria: D =

3.6.4. A szem és a látás

27

Függelék

3.6.3. A geometriai fénytani leképezés

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Rövidlátás, távol- Ismerje a szem fizikai műlátás. ködésével és védelmével Szemüveg kapcsolatos tudnivalókat, a rövidlátás és a távollátás lényegét, a szemüveg használatát, a dioptria fogalmát. 4. Atomfizika, magfizika, nukleáris kölcsönhatás 4.1. Az anyag szerkezete Atom. Molekula. Ion. Elem. Avogadro-szám, relatív atomtömeg, atomi tömegegység

Tudja meghatározni az atom, molekula, ion és elem fogalmát. Tudjon példákat mondani az ezek létezését bizonyító fizikai-kémiai jelenségekre. Ismerje az Avogadro-számot, a relatív atomtömeg és az atomi tömegegység fogalmát, ezek kapcsolatát.

1 , mol N: részecskeszám; M: moláris tömeg; n: mólszám; NA: Avogadro-szám; m: az anyaghalmaz tömege. N ⋅M . Kapcsolatuk: m = n ⋅ M = NA Avogadro-szám: N A = 6, 02 ⋅ 1023

4.2. Az atom szerkezete Elektron. Elemi töltés

Ismerje az elektron tömegének és töltésének meghatározására vonatkozó kísérletek alapelvét. Tudja értelmezni az elektromosság atomos természetét az elektrolízis törvényei alapján.

28

Faraday-törvény: ha egy elektroliton keresztül t ideig I erősségű áram folyik át, akkor az elektródákon kiváló, Z vegyértékű ionok anyagmennyisége: I ⋅t n= . C 96500 ⋅Z mol

Tudja ismertetni Rutherford atommodelljét, szórási kísérletének eredményeit. Ismerje az atommag és az elektronburok térfogati arányának nagyságrendjét.

Függelék

Elektronburok. Rutherford-féle atommodell. Atommag

4.2.1. A kvantumfizika elemei Planck-formula

Ismerje Planck alapvető- ε = h ⋅ f (h = 6, 62 ⋅ 10-34 J ⋅ s, a Plancken új gondolatát az energia -állandó) kvantáltságáról. Ismerje a Planck-formulát.

Foton (energiakvantum). Fényelektromos jelenség

Tudja megfogalmazni az Foton energiája: , ahol f a fény einsteini felismerést a fény- frekvenciája, h a Planck-állandó. sugárzás energiájának kvantumosságáról. Ismerje a foton jellemzőit.

Kilépési munka

A fotoeffektust okozó fény minimális (határ-) frekvenciáját a kilépési munka szabja meg: h ⋅ f határ = Wki .

Fotocella (fényelem)

Tudja értelmezni a fotoeffektus jelenségét. Tudja ismertetni a fotocella működési elvét, tudjon példát mondani gyakorlati alkalmazására.

A fotoeffektus energiamérlege a határfrekvenciát meghaladó frekvenciájú besugárzás esetén (Einstein fotoelektromos egyenlete): ε foton = Wki + Emozgási, elektron 1 ⋅ me ⋅ v 2 2 Itt Wki a kilépési munka, me az elektron tömege, v a fémből kiváltott elektronok (maximális) sebessége. h ⋅ f = Wki +

29

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Vonalas színkép. Bohr-féle atommodell. Energiaszintek. Bohrposztulátumok. Alapállapot, gerjesztett állapot. Ionizációs energia

Ismerje a vonalas színkép A H-atombeli elektron alapállapoti keletkezését, tudja indokolni energiája: E1 = -2, 2 aJ . alkalmazhatóságát az anyagi A gerjesztett állapotok energiái: E minőség meghatározására. En = 21 , n Tudja megmagyarázni a ahol n a főkvantumszám. Bohr-modell újszerűségét Az alapállapotú H-atom mérete (az Rutherford modelljéhez ké- alapállapotban lévő elektron pályasupest. Ismerje az alap- és a gara): gerjesztett állapot, valamint r1 = 0, 052 nm . az ionizációs energia fogalA gerjesztett állapotoknak megfelelő mát. pályasugarak: rn = n 2 ⋅ r1 , ahol n a főkvantumszám. Ha egy elektron az n-edik pályáról az m-edikre ugrik, akkor az elnyelt vagy kibocsátott foton energiája: h ⋅ f = Em - En .

4.2.2. Részecske- és hullámtermészet A fény mint részecske

Tudja megfogalmazni a fény kettős természetének jelentését.

Tömeg-energia ekvivalencia. Az elektron hullámtermészete

Ismerje a tömeg-energia ekvivalenciáját kifejező einsteini egyenletet. Ismerje az elektron hullámtermészetét.

4.2.3. Az elektronburok szerkezete

30

E = m ⋅ c 2, ahol c a vákuumbeli fénysebesség. Az anyagdarabkákra komplementer módon használható a golyó- és a hullám-modell is. A golyószerűen elképh zelt I lendületű részecske λ = hulI lámhosszú hullámként is modellezhető (de Broglie törvénye).

Ismerje a fő- és mellék- Főkvantumszám: n = 1, 2, 3,... . kvantumszám fogalmát, Mellékkvantumszám: tudja, hogy az elektron álla- l = 0 ( s ) ,1( p ) , 2 ( d ) , 3 ( f ) ,..., n - 1 . potának teljes jellemzéséhez (Létezik még mágneses és spin­kvan­ további adatok szükségesek. tum­szám is.)

Elektronhéj

Tudja meghatározni az elektronhéj fogalmát. Tudja megfogalmazni a Pauli-féle kizárási elvet.

4.3. Az atommagban lejátszódó jelenségek 4.3.1. Az atommag összetétele. Proton. Neutron. Nukleon. Rendszám. Tömegszám

Tudja felsorolni az atommagot alkotó részecskéket. Ismerje a proton és a neutron tömegének az elektron tömegéhez viszonyított nagyságrendjét. Tudja a proton és a neutron legfontosabb jellemzőit. Tudja megfogalmazni a neutron felfedezésének jelentőségét az atommag felépítésének megismerésében. Ismerje a nukleon, a rendszám és a tömegszám fogalmának meghatározását, tudja a közöttük fennálló összefüggéseket.

Izotóp

Tudja meghatározni az izotóp fogalmát, tudjon példát mondani a természetben található stabil és instabil izotópokra.

Erős (nukleáris) kölcsönhatás

Ismerje az erős (nukleáris) kölcsönhatás fogalmát, jellemzőit.

31

Függelék

Fő- és mellékkvantumszám. Pauli-féle kizárási elv

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Magerő

Tudja megmagyarázni a magerő fogalmát, természetét.

Tömeghiány. Kötési energia

Tudja értelmezni a tömegdefektus keletkezését. Tudja értelmezni az atommag kötési energiáját a tömegdefektus alapján, ismerje nagyságrendjét.

Tömegdefektus: ∆m = M mag, mért - M mag, számított ∆m = M mag, mért -  Z ⋅ mp + ( A - Z ) ⋅ mn  Itt mp és mn a proton, illetve a neutron tömege. Kötési energia: Ekötési = ∆m ⋅ c 2 .

4.3.2. Radioaktivitás Radioaktív bom- Tudja meghatározni a radiolás aktív bomlás fogalmát. α-, β-, γ-sugárzás. Tudja jellemezni az α-, β-, γ-sugárzást. Tudja értelmezni a bomlás során átalakuló atommagok rendszám- és tömegszám-változását. Magreakció. Felezési idő. Bomlási törvény

Ismerje a magreakció, a fe- Bomlási törvény: t lezési idő fogalmát, a bomT N (t ) = N ( 0 ) ⋅ 2 , lási törvényt. ahol N(t) a t időpillanatban jelen lévő, még el nem bomlott atommagok száma, T a felezési idő.

Aktivitás

Ismerje az aktivitás, a bom∆N ( ∆t → 0 ) , lási sor fogalmát, ábra alap- Aktivitás: A ( t ) = ∆t ján tudjon megadott bomlási ahol ∆N a (felezési időhöz mérten pilsort ismertetni. lanatszerűnek tekinthető) ∆t idő alatt elbomló atommagok száma. A(t ) = A ( 0 ) ⋅ 2

Mesterséges radioaktivitás

Ismerje a mesterséges radioaktivitás fogalmát. Tudjon példákat mondani a radioaktív izotópok ipari, orvosi és tudományos alkalmazására.

32

-

t T

.

Sugárzásmérő detektorok Ismerje a maghasadás folyamatát, jellemzőit. Tudjon párhuzamot vonni a radioaktív bomlás és a maghasadás között. Ismerje a hasadási termék fogalmát.

Függelék

4.3.3. Maghasadás. Hasadási reakció. Hasadási termék. Lassítás

Láncreakció. Ha- Tudja ismertetni a láncreaksadási energia ció folyamatát, megvalósításának feltételeit. Ismerje a maghasadás során felszabaduló energia nagyságát és keletkezésének módját. Szabályozott láncreakció. Atomreaktor. Atomerőmű. Atomenergia

Tudja elmagyarázni a szabályozott láncreakció folyamatát, megvalósítását az atomreaktorban. Ismerje az atomerőmű és a hagyományos erőmű közötti különbség lényegét. Tudja megfogalmazni az atomenergia jelentőségét az energiatermelésben. Ismerje az atomerőművek előnyeit, tudjon reális értékelést adni a veszélyességükről.

Szabályozatlan láncreakció. Atombomba

Ismerje a szabályozatlan láncreakció folyamatát, az atombomba működési elvét.

4.3.4. Magfúzió

Tudja elmagyarázni a magfúzió folyamatát és értelmezni az energia-felszabadulást.

A Nap energiája

Ismerje a Napban lejátszódó energiatermelő folyamatot.

Hidrogénbomba

Ismerje a H-bomba működési elvét.

33

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli 4.4. Sugárvédelem

Ismerje a radioaktív sugárzás környezeti és biológiai hatásait.

Sugárterhelés

Ismerje a sugárterhelés fogalmát.

Háttérsugárzás

Tudja megfogalmazni a háttérsugárzás eredetét.

Elnyelt sugárdózis

Tudja ismertetni a sugárzások elleni védelem szükségességét és módszereit.

Dózisegyenérték

Ismerje az embert érő át- Elnyelt dózis: lagos sugárterhelés összeEelnyelt D = [ D ] = gray . tételét. Ismerje az elnyelt m sugárdózis fogalmát, mér- Dózisegyenérték: tékegységét, valamint a H = Q ⋅ D [ H ] = sievert , dózisegyenérték fogalmát, ahol Q az adott sugárzás minőségi témértékegységét. nyezője.

5. Gravitáció, csillagászat 5.1. A gravitációs mező Az általános tömegvonzás törvénye

34

Ismerje a gravitációs köl- Pontszerű (ill. gömbszimmetrikus) tescsönhatásban a tömegek tek között fellépő gravitációs erő: m ⋅m szerepét, az erő távolságfügF= f⋅ 1 2 2 , gését, tudja értelmezni enr nek általános érvényét. ahol f a gravitációs állandó, r pedig az m1 és m2 tömegű testek (tömegközéppontja) közti távolság. Az erő vonzó jellegű.

Súly és súlytalanság

Értelmezze a súly és súlytalanság fogalmát.

Nehézségi erő

Tudjon példát mondani a Fneh. = m ⋅ g gravitációs gyorsulás mérési eljárásaira.

Potenciális energia homogén gravitációs mezőben

Feladatokban tudja alkal- Epot. = m ⋅ g ⋅ h (homogén gravitációs mazni a homogén gravitáci- mezőben) ós mezőre vonatkozó összefüggéseket.

Kozmikus sebes- Tudja értelmezni a kozmi- Az I. kozmikus sebesség (körsebességek kus sebességeket. f ⋅M , ség): vI = R ahol M a bolygó tömege, R a sugara. A II. kozmikus sebesség (szökési sebesség): 2⋅ f ⋅M vII = = 2 ⋅ vI . R 5.2. Csillagászat Fényév

Ismerje a fényév távolságegységet.

Vizsgálati mód- Legyen ismerete az űrkutaszerek, eszközök tás alapvető vizsgálati módszereiről és eszközeiről. Naprendszer

Legyen fogalma a Naprendszer méretéről, ismerje a bolygókat, a fő típusok jellegzetességeit, mozgásukat.

35

Függelék

A bolygómozgás Értelmezze a Kepler-törvéT12 a13 = , Kepler-törvényei nyeket a bolygómozgásokra T22 a23 és a Föld körül keringő műahol T1 és T2 a közös vonzócentrum (pl. holdak mozgására. Nap) körül a1, illetve a2 fél-nagytengelyű ellipszis pályán keringő két bolygó keringési idejét jelöli. Körpályák esetében a = R.

Színes érettségi feladatsorok fizikából középszint – írásbeli

Függelék

Nap

Ismerje a Nap szerkezetének főbb részeit, anyagi összetételét, legfontosabb adatait.

Hold. Tudja jellemezni a Hold Üstökösök, mete- felszínét, anyagát, ismerje oritok legfontosabb adatait. Ismerje a holdfázisokat, a nap- és holdfogyatkozásokat. A csillagok

Határozza meg a csillag fogalmát, tudjon megnevezni néhány csillagot. Jellemezze a csillagok Naphoz viszonyított méretét, tömegét.

A Tejútrendszer, galaxisok

Ismerje a Tejútrendszer szerkezetét, méreteit, tudja, hogy a Tejútrendszer is egy galaxis. Ismerje a Tejútrendszeren belül a Naprendszer elhelyezkedését. Legyen tájékozott a galaxisok hozzávetőleges számát és távolságát illetően, legyen ismerete az Univerzum méreteiről.

Az Ősrobbanás elmélete. A táguló Univerzum

Ismerje az Ősrobbanás-elmélet lényegét, az ebből adódó következtetéseket a Világegyetem korára és kiinduló állapotára vonatkozóan.

6. Fizika- és kultúrtörténeti ismeretek 6.1. A fizikatörténet fontosabb személyiségei

36

Tudja, hogy a felsorolt tudósok mikor (fél évszázad pontossággal) és hol éltek, tudja, melyek voltak legfontosabb, a tanultakhoz köthető eredményeik.

Arkhimédész (kb. Kr.e. 287-212), Kopernikusz (1473-1543), Kepler (1561-1630), Galilei (1564-1642), Newton (1642-1727), Huygens (1629-1695), Watt (1736-1819), Ohm (1787-1854), Joule (1818-1889), Ampere (1775-1836), Faraday (1791-1867), Jedlik Ányos (1800-1895), Eötvös Loránd (1848-1919), J. J. Thomson (1856-1940), Rutherford (1871-1937), Pierre Curie (1859-1906), Marie (Sklodowska) Curie (1867-1934), Planck (1858-1947), Bohr(1885-1962), Einstein (1879-1955), Szilárd Leó (1898-1964), Teller Ede (1908-2003), Wigner Jenő (1902-1995)

Függelék

Arkhimédész, Kopernikusz, Kepler, Galilei, Newton, Huygens, Watt, Ohm, Joule, Ampere, Faraday, Jedlik Ányos, Eötvös Loránd, J. J. Thomson, Rutherford, Curie-család, Planck, Bohr, Einstein, Szilárd Leó, Teller Ede, Wigner Jenő

6.2. Felfedezések, találmányok, elméletek

37

Színes érettségi feladatsorok fizikából

Függelék

középszint – írásbeli Geo- és heliocentrikus világkép „Égi és földi mechanika egyesítése” Távcső, mikroszkóp, vetítő A fény természetének problémája Gőzgép és alkalmazásai Dinamó, generátor, elektromotor Az elektromágnesség egységes elmélete Belső égésű motorok Az elektron felfedezésének története Radioaktivitás, az atomenergia alkalmazása Röntgensugárzás Kvantummechanika Az űrhajózás történetének legfontosabb eredményei Félvezetők

38

Tudja a felsoroltak keletkezésének idejét fél évszázad pontossággal, a XX. századtól évtized pontossággal. Tudja a felsoroltak hatását, jelentőségét egy-két érvvel alátámasztani, az elméletek lényegét néhány mondatban összefoglalni. Tudja a felsoroltakat a megfelelő nevekkel összekapcsolni. Legyen tisztában a geo- és heliocentrikus világkép szerepével a középkori gondolkodásban. Tudja, milyen szerepe volt a kísérlet és a mérés mint megismerési módszer megjelenésének az újkori fizika kialakulásában. Tudja példákkal alátámasztani a newtoni fizika hatását a kor tudományos és filozófiai gondolkodására. Ismerje az optikai eszközök hatását az egyéb tudományok fejlődésében. Tudja érzékeltetni néhány konkrét következmény felsorolásával az újabb és újabb energiatermelő, -átalakító technikák hatását az adott korgazdasági és társadalmi folyamataira (gőzgépek, az elektromos energia és szállíthatósága, atomenergia). Tudja felsorolni a klasszikus fizika és a kvantummechanika alapvető szemléletmódbeli eltéréseit.

Függelék

Legyen tisztában a nukleáris fegyverek jelenlétének hatásával világunkban. Tudja alátámasztani a modern híradástechnikai, távközlési, számítástechnikai eszközöknek a mindennapi életre is gyakorolt hatását.

39