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

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

Munkafüzet

FIZIKA

Középszintű érettségi

Juhász Zoltán

TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031

TARTALOMJEGYZÉK

Bevezetés ........................................................................................ 3 A laboratórium munka és balesetvédelmi szabályzata ............................ 4 1. Newton törvények .................................................................... 6 2. Súrlódás ................................................................................ 11 3. Gravitációs gyorsulás .............................................................. 16 4. Forgatónyomaték ................................................................... 21 5. Nyomás................................................................................. 25 6. Sűrűség ................................................................................ 29 7. Hőtágulás .............................................................................. 33 8. Olvadás hő, fajhő ................................................................... 38 9. Rugó - Rugóállandó ................................................................ 42 10. Hangsebesség, frekvenciamérés ............................................... 46 11. Elektrosztatika ....................................................................... 50 12. Ellenállásmérés ...................................................................... 56 13. Teljesítmény, hatásfok ............................................................ 60 14. Mágneses indukció .................................................................. 64 15. Transzformátor ...................................................................... 68 16. Törésmutató meghatározása .................................................... 72 17. Lencse Fókusztávolsága .......................................................... 77 18. A fény hullámtermészete ......................................................... 82 19. Színképelemzés...................................................................... 86 20. Radioaktivitás ........................................................................ 90

Fogalomtár .................................................................................... 94 Források ........................................................................................ 97

Munkafüzet – Fizika, középszintű érettségi

BEVEZETÉS

Kedves Diákok! Régen született már olyan fizika könyv, amely kifejezetten a kísérleteket helyezi a középpontba, s azokon keresztül mutatja be a fizika csodálatos világát. A Révai Miklós Gimnázium laboratóriumában minden feltétel adott ahhoz, hogy ne csak tanuljuk, hanem átéljük, s igazán megszeressük azt. Így saját tapasztalataink révén nyerjünk új ismereteket, s ez által kialakuljon, ill. elmélyüljön a természettudományos gondolkodásmódunk. Ehhez nyújt segítséget a TÁMOP 3.1.3 pályázat keretében megjelent sorozat, amely a teljes általános és középiskolás fizika anyagot lefedi, a kezdetektől az érettségiig. A sorozat ezen kötete a közép szintű érettségi vizsgára segít felkészülni. A 20 témakörhöz több mint 40 kísérlet tartozik. A kísérletek többsége egy az egyben egy-egy érettségi kísérletnek felel meg, azonban jó néhány kiegészül mérési gyakorlattal is, mintegy kedvcsinálónak az elmélyültebb munkához. A munkafüzet egy-egy fejezete egy-egy érettségi témakört jár körbe, feleleveníti a kísérletekhez kapcsolódó elméleti ismereteket, továbbá feladatokat is tartalmaz. Jó munkát, kellemes időtöltést! 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–


NEWTON TÖRVÉNYEK Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mit értünk egy test lendületén?



Mond ki az impulzus megmaradás tételét!



Mit értünk inercia rendszer alatt?



Mond ki a dinamika alaptörvényét és értelmezd!



Mit értünk hatás ellenhatás elve alatt?



Mond ki az erőhatások függetlenségének elvét!

–6–


Ismétlő feladatok: 1. Egy 50kg-os lány 10m/s-os sebességgel siklik előre a korcsolyapályán. Vele szemben egy 70kg-os fiú siklik 8m/s-os sebességgel. Összeütközéskor összekapaszkodva siklanak tovább. Merre és mekkora sebességgel?

2. Egy tömegpontra 40N erő hat északi irányból, ill. 30N erő hat keleti irányból. Mekkora a rá ható eredő erő?

3. Egy liftben mérlegen állunk. Amíg a lift áll a mérleg 80 kg-ot mutat. Mennyit mutat a mérleg, ha a lift a. gyorsulással mozog felfelé? b.

sebességgel mozog lefelé?

c.

gyorsulással mozog lefelé?

–7–


1. kísérlet – Newton III. törvényének igazolása Eszközök: laprugó, cérna, gyufa, 3db ismert tömegű golyó kb 20cm magas fahasáb, 2db homokkal töltött tálca

1. ábra

A kísérlet leírása: Helyezzük az összenyomott és cérnával rögzített laprugót két különböző tömegű golyó közé egy kb 20 cm magas fahasáb tetejére. A hasáb mellé mindkét oldalon homokkal töltött tálcákat helyezünk el. A rugót tartó cérnát elégetve a rugó szétlöki a golyókat, amelyek különböző sebességgel elindulva a homokba esnek.    

Figyeljünk arra, hogy a golyók induláskor szimmetrikusan a hasáb szélén helyezkedjenek el. Ismételjük meg a kísérletet többször. Az eredményeket rögzítsük a mérési jegyzőkönyvben. A golyókat párosítsuk többféleképpen és ismételjük meg az eljárást. Vonjuk le következtetéseinket.

A számolás menete általánosan:

Mérési jegyzőkönyv: A golyók tömegei: m1= m2= m3=

–8–


m1/m2= d1

m2/m3= d2

d2/d1

d2

m1/m3= d3

d3/d2

d1

d3

d3/d1

1. 2. 3.

Észrevételeink:

2. kísérlet – Dinamikus tömegmérés laprugó, cérna, gyufa 1db ismert tömegű golyó, 1 db ismeretlen tömegű golyó kb. 20cm magas fahasáb, 2db homokkal töltött tálca

A kísérlet leírása: Ismételjük meg egy az egyben az előző kísérletet úgy, hogy az egyik golyó tömege ismeretlen.  

Ismételjük meg a kísérletet többször. Az eredményeket jegyezzük fel. Számoljuk ki az ismeretlen golyó tömegét!


Az ismeretlen tömeg meghatározása:

–9–


Feladatok: 1. Egy autó 108km/h állandó sebességgel robog át egy 200m görbületi sugarú hídon. a. A híd tetőpontján mekkora tartóerő hat a 80kg-os sofőrre? b. Mekkora sebességgel mehet át ezen a hídon az autó legfeljebb, hogy a kerekei mindvégig az úttesthez érjenek? Azaz az autó ne repüljön le a hídról.

– 10 –


SÚRLÓDÁS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Hogyan számoljuk ki a csúszási súrlódási erőt?



Mitől függ a csúszási súrlódási együttható?



Milyen erő a tapadási súrlódási erő? Hogyan számoljuk ki a maximumát?



Milyen kapcsolat van a tapadási és a csúszási súrlódási együttható között?

Ismétlő feladatok: 1. Vízszintes talajon egy 4kg tömegű test pihen. A talaj és a test közötti tapadási súrlódási együttható értéke 0,5. A csúszási súrlódási együttható értéke 0,2. a. Legalább mekkora erővel kell húznunk a testet vízszintes irányban, hogy az megmozduljon? b. Miután a test megmozdul, 10 másodpercig húzzuk azzal az erővel, amekkorát a megmozdításkor kifejtettünk rá. Mekkora lesz a test sebessége és mekkora utat tesz meg ez alatt az idő alatt?

– 11 –


2. Vízszintes talajon egy 10 kg tömegű szánkót húzunk a vízszintessel 300-ot bezáró 80N nagyságú erővel. A csúszási súrlódási együttható értéke 0,2. Mekkora a szánkó gyorsulása?

1. kísérlet – Csúszási súrlódási együttható meghatározása. Eszközök: 3 db ismert tömegű, akasztóval ellátott fahasáb, eltérő minőségű csúszófelülettel. Súlyok, rugós erőmérők, deszkalap

2. ábra

A kísérlet leírása: Fektessük el az egyik fahasábot az asztallapra vagy a deszkára és a rugós erőmérővel húzzuk vízszintesen úgy, hogy sebessége egyenletes legyen.     

Olvassuk le a rugós erőmérő által mutatott értéket és jegyezzük fel. Ismételjük meg az eljárást úgy, hogy nagyobb vagy kisebb, de újra csak egyenletes sebességgel mozgatjuk a testet. Ismételjük meg az eljárást úgy, hogy a test tömegét a súlyok segítségével megnöveljük. Ismételjük meg a kísérletet a többi fahasábbal is. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, határozzuk meg a csúszási súrlódási együtthatókat.

– 12 –



Mérési jegyzőkönyv: Hasáb I. m

F

Hasáb II. μ

m

F

Hasáb III. μ

1. 2. 3.

Ezek alapján a csúszási súrlódási együtthatók:

µI= µII= µIII= Észrevételeink:

– 13 –

m

F

μ


2. kísérlet – Tapadási súrlódási együttható meghatározása. Eszközök: Állítható hajlásszögű lejtő, súlyok. 3 db ismert tömegű fahasáb, eltérő minőségű csúszófelülettel.

3. ábra

A kísérlet leírása: Illesszük az egyik fahasábot a lejtőre és szép fokozatosan kezdjük emelni a lejtőt, mindaddig, amíg a fahasáb meg nem csúszik.   

Jegyezzük fel ekkor a lejtő hajlásszögét. Ha kell ismételten végezzük el a kísérletet. Ismételjük meg a kísérletet a többi fahasábbal is. Számoljuk ki a tapadási súrlódási együtthatókat.


Ezek alapján az egyes tapadási súrlódási együtthatók:

µ0 I=

µ0 II=

µ0 III=

Észrevételek: 

Miért ezt a módszert választottuk a mérésre, miért nem rugós erőmérőt használtunk vízszintes talajon?

– 14 –




Hasonlítsuk össze a kapott eredményeinket a csúszási súrlódási együtthatók értékeivel. Mit tapasztalunk?

Feladatok: 1. Az ábrán látható elrendezésben minden test 3kg tömegű és kezdetben állnak. A csúszási súrlódási együttható 0,2. A rendszert magára hagyjuk. a. Mekkora erő feszíti a kötelet a jelzett pontban? b. Mekkora sebességgel csapódik bele a talajba a lógó test, ha 40cm magasról indult?

2. Oldjuk meg a feladat b részét energetikailag is.

– 15 –

4. ábra


GRAVITÁCIÓS GYORSULÁS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

A Föld felszínén közelítőleg homogén a gravitációs mező. A gravitációs erő kiszámítási módja?



A gravitációs gyorsulás hogyan számolható ki a bolygókra vonatkozó inhomogén gravitációs erőtörvényből, ha ismerjük a bolygó tömegét és sugarát?



Egy ingát mikor tekinthetünk matematikai ingának?



A matematikai inga lengésideje?

Ismétlő feladatok: 1. Egy testet 8m magasról leejtünk. a. Mekkora sebességgel csapódik a talajba? b. Mekkora lesz a sebessége az út felénél?

– 16 –


2. Egy matematikai inga lengésideje 2s. a. Mekkora lesz a lengésideje, ha a fonalának hosszát felére csökkentjük? b. Mekkora az eredeti inga lengésideje a holdon, ha tudjuk, hogy ott a gravitációs gyorsulás a földi hatodrésze?

1. kísérlet – Gravitációs gyorsulás meghatározása I. Demonstrációs kísérlet. Mivel ebből az eszközből csak egyetlen egy van, figyelj jól, és lehetőség szerint segédkezz!

Eszközök: szabadesés apparátus (állvány, elektromágnes, időmérő start/stop funkcióval, acélgolyók, ütköző kapcsoló, lengő vezetékek) milliméter-papír

A kísérlet leírása: Elektromágnes rögzít fenn egy acélgolyót, amely az időkapcsoló indításakor elengedi azt. A golyó leesve egy ütköző kapcsolóval leállítja az időmérést.    

Mérjünk különböző magasságokból leesési időket, legalább 10 helyzetben. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet. Több golyóval is elvégezhetjük a kísérletet. A kapott eredményeket ábrázoljuk út-idő grafikonon. Mit figyelhetünk meg? Számítsuk ki a gyorsulást az egyes esetekben és határozzuk meg a gravitációs gyorsulás értékét.


– 17 –


Mérési jegyzőkönyv: h

t

g

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Ezek alapján: ̅̅̅ ̅

A grafikon:

Észrevételeink:

– 18 –

∆g


2. kísérlet – Gravitációs gyorsulás meghatározása II. Eszközök: állvány, stopper nehezék, fonál, olló

A kísérlet leírása: Függesszük fel a matematikai ingát az állványra. Mozdítsuk ki oldalra az ingát és hozzuk azt egy síkú lengésbe. Az egyik szélső helyzetben indítsuk el a stoppert és mérjük meg 10 teljes lengés idejét.    

Figyeljünk arra, hogy a stopper lenyomásának pillanata a kezdő időpillanat, azaz ne számoljuk hozzá a lengésekhez. Más lengésszámmal is számolhatunk, de gondoljuk át, hogyan befolyásolja az a kapott eredményt. Ismételjük meg a kísérletet más fonálhosszúságokkal is Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, határozzuk meg a gravitációs gyorsulás értékét!


Mérési jegyzőkönyv: l

z

t

T

1. 2. 3. 4. 5.

Ezek alapján: ̅̅̅ ̅ – 19 –

g

∆g


Feladatok: 1. Egy bombázó repülőgép 108km/h sebességgel repül 1,5km magasan. a. Mennyivel a célterület fölött kell kioldania a bombát, hogy az pontosan célba érkezzen? b. Mekkora a bomba becsapódási sebessége? 2. Egy toronyházban a lift felfele sokáig egyenletesen gyorsul. Itt szállítunk egy ingát. A liftre várás közben ennek az inga a lengésidejét 2s-nak mértük, a liftben pedig 1,8s-nak. Mekkora a lift gyorsulása?

– 20 –


FORGATÓNYOMATÉK Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mi az az erőpár?



Mit értünk forgatónyomatékon?



Merev test egyensúlyának feltétele?



Sorolj fel hétköznapi használati tárgyakat, aminél a forgatónyomatékot használjuk ki.

Ismétlő feladatok: 1. Mérleghinta karjai 2m hosszúak. Az egyik végén egy 20kg-os, a másik végén egy 40kg-os gyermek ül. Hová kell ülnie az 60kg-os anyukának, hogy a gyerekek hintázni tudjanak?

– 21 –


2. Az ábrán látható ugrópalló teljes hossza 2m, tömege elhanyagolható. Az emelvényen lévő félméteres része csavarokkal van rögzítve a jelzett pontokon. A végére kilépő hölgy 50kg. Mekkora és milyen irányú erő feszíti a pallót a csavarozásnál?

5. ábra

1. kísérlet – Egyensúly vizsgálata. Eszközök: lyukas karú emelő, állvány, szorító, tartótüske 3db ismert tömegű nehezék, mérőszalag

A kísérlet leírása:

6. ábra

Állítsunk elő egyensúlyi helyzeteket a nehezékek felhasználásával, az ábrának megfelelő módon. 

 

Jegyezzük fel 8 különböző egyensúlyi helyzet adatait a mérési jegyzőkönyvbe. Jelöljük a nehezék helyzetét b ill. j betűvel aszerint, hogy bal vagy jobb oldalon van-e. Számoljuk ki a bal és jobboldali forgatónyomatékokat. Vonjuk le következtetéseinket.


Mérési jegyzőkönyv: A nehezékek tömegei: m1= m2= m3=

– 22 –


k1

k2

k3

Mbal

Mjobb

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Észrevételeink:

2. kísérlet – Tömegmérés kétkarú emelővel. lyukas karú emelő, állvány, szorító, tartótüske 2db ismeretlen tömegű nehezék, mérőszalag Rugós erőmérő, aminek a méréshatára kisebb, mint a nehezékek súlya.


7. ábra

Az ábrán látható összeállításban mérjük meg a nehezék és az erőmérő távolságát a forgástengelytől. Továbbá jegyezzük fel az erőmérő által mutatott értéket is.   

Ismételjük meg a kísérletet a nehezék és az erőmérő más helyzetében is. A másik tömeggel is hajtsuk végre az eljárást. Állapítsuk meg a tömegeket.

– 23 –



Mérési jegyzőkönyv: k1

k2

F

m1

k1

k2

F

m2

1. 2. 3.

1. 2. 3

Az ismeretlen tömegek: m1= m2=

Feladatok: 1. Hogyan lehetett volna másképpen meghatározni a 2. kísérletbeli nehezékek tömegét a rendelkezésre álló eszközökkel? 2. Old meg az ismétlő feladatsor 2. feladatát úgy, hogy a palló tömege 10kg.

– 24 –


NYOMÁS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Hogyan értelmezzük a nyomást?



Fogalmazd meg Pascal I. törvényét!



Homogén gravitációs térben mitől függ a folyadék belsejében a nyomás? Hogyan számoljuk ki?



Mit értünk közlekedőedény alatt? Mi az a manométer?

Ismétlő feladatok: 1. Egy függőleges helyzetű 20cm2 keresztmetszetű dugattyú, záró lemezén 2kg tömegű teher nyugszik. Mekkora a bezárt gáz nyomása?

8. ábra

– 25 –


2. Egy 5m mély tó alján mekkora a nyomás?

1. kísérlet – Pascal mérleg, hidrosztatikai nyomás Nagy tálca, törlőruha Több féle nehezék, súly. Pascal mérleg

9. ábra

A kísérlet leírása: Helyezzünk a Pascal mérleg serpenyőjére egy súlyt, csavarjuk a helyére az egyik „üvegtölcsért”. Töltsük fel vízzel, amíg a szelep ki nem nyílik. A vízszint jelölő karral jelöljük meg a vízszint szelepnyitási helyzetét.    

Ismételjük meg a kísérletet a többi „üvegtölcsérrel” is. Ismételjük meg az eljárást másik súly használatával is. Írjuk le tapasztalatainkat. Keressünk magyarázatot a jelenségre.

Észrevételeink:

A jelenség magyarázata:

10. ábra

– 26 –


2. kísérlet – Torricelli kísérlet, légköri nyomás Demonstrációs kísérlet!

Eszközök: 1m hosszú vastag falú, egyik végén zárt üvegcső. Higany, mérőszalag, tölcsér Nagyméretű tálca, vastag falú üveg edényke (üvegtál)


11. ábra

Helyezzük a tálca közepére az üvegtálat, majd töltsünk egy kevés higanyt bele. Az üvegcsövet töltsük meg teljesen higannyal. A végét befogva fordítsuk bele a nyílását az üvegtálba. Függőlegesen tartva engedjük el a száját és hagyjuk, hogy a higany egy része kibugyogjon a tálba.     

A Kísérlet során szellőztessünk, fokozott óvatossággal járjunk el. Mérjük meg a higanyoszlop magasságát. Döntsük meg az üvegcsövet és többféle dőlésszög esetén is mérjük meg a higany magasságát. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet. Vonjuk le következtetéseinket.

Elméleti meggondolások:

Mérési jegyzőkönyv: α h

Észrevételeink, a légköri nyomás értéke:

– 27 –


Feladatok: 1. Egy jól kiegyensúlyozott hidrosztatikai emelővel egy 2 tonnás sziklát emelünk meg. Mekkora erőt kell ehhez kifejtenünk, ha a préselő felület A1=100cm2, míg az emelő rész felülete A2=4m2 ?

12. ábra

2. U alakú függőleges helyzetű egyik végén zárt csőbe higanyt öntünk. Mekkora a bezárt levegő nyomása, ha a szintkülönbség 15cm?

– 28 –


SŰRŰSÉG Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Hogyan értelmezzük a sűrűséget?



Fogalmazd meg Arkhimédész törvényét!



Milyen típusú erő a felhajtóerő?



A halak hogyan tudnak a vízben lebegni?

Ismétlő feladatok: 1. Egy 20cm vastag, 5m2 területű úszó jégtábla 1/10 része áll ki a vízből. a. Mekkora a jég sűrűsége, ha a vízé 1000 kg/m3 ? b. Maximum hány kg tömegű embert tud megtartani ez a jégtábla?

– 29 –


1. kísérlet – Sűrűségmérés I. (szilárd) Eszközök: mérőhenger, rugós erőmérő 5 db ismeretlen anyagú tömör test. tiszta csapvíz, állvány, erős cérna törlőruha, tálca 13. ábra


Engedjünk a mérőhengerbe annyi vizet, hogy a cérnára függesztett testet beleengedve azt teljesen ellepje. Olvassuk le a mérőhengeren a vízszint változása által jelzett térfogatváltozást. Ez után a testet akasszuk rugós erőmérőre és mérjük meg a súlyát.    

Javasolt vékony mérőhenger használata, hogy a vízszintváltozás jelentős legyen. Az adatokat jegyezzük fel a mérési jegyzőkönyvbe. Ismételjük meg a kísérletet a többi testtel is. Határozzuk meg a testek sűrűségét. Függvénytáblázat segítségével azonosítsuk a testek anyagát.


Mérési jegyzőkönyv: V

G

ρ

anyag

1. 2. 3. 4. 5.

Mi a teendő akkor, ha a vizsgált test nem merül bele a vízbe?

– 30 –


2. kísérlet – Sűrűség mérés II. (folyadék) Eszközök: főzőpohár, rugós erőmérő ismert tömegű és térfogatú tömör próbatest víz, étolaj, tömény só vagy cukoroldat, egyéb folyadék állvány, erős cérna, törlőruha, tálca

14. ábra

A kísérlet leírása: A főzőpohárba töltsünk annyi folyadékot, amennyi a próbatestet várhatóan el fogja lepni. Akasszuk a rugós erőmérőre a próbatestet és engedjük bele a folyadékba, ekkor jegyezzük fel az erőmérő által mutatott értéket. A mért értékből és a próbatest adataiból számoljuk ki a folyadék sűrűségét.   

Az adatokat és a számolt eredményünket jegyezzük fel a mérési jegyzőkönyvbe. Cseréljünk folyadékot és ismételjük meg az eljárást. Figyeljünk arra, hogy folyadékcsere esetén a testet és az edényt jól tisztítsuk meg.


Mérési jegyzőkönyv: A próbatest tömege és térfogata: m= V= folyadék

G’

1. 2. 3. 4.

– 31 –

ρ


Feladatok: 1. Készíts Cartesius-búvárt otthon! a. Egy pohárba tegyünk vizet, és abba szórjunk 4-5 tövénél letört gyufafejet. Hagyjuk ázni néhány órán keresztül. b. Fél literes üdítős palackot töltsünk meg színültig vízzel. tegyünk bele néhány áztatott gyufafejet. Csavarjuk rá a kupakot. c. A palackot oldalról megnyomva azt tapasztaljuk, hogy néhány gyufafej lesüllyed. d. Azokat a gyufafejeket, amelyek nem reagálnak, távolítsuk el a palackból. 2. Magyarázzuk meg a jelenséget.

– 32 –


HŐTÁGULÁS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Hogyan számoljuk ki az anyagok hossz, ill. térfogatváltozását, ha változik a hőmérséklet?



Milyen kapcsolat van a lineáris és a köbös hőtágulási együttható között?



Mitől függ az anyagok hőtágulási együtthatója?



Sorolj fel a mindennapi életben olyan eszközöket, jelenségeket, ahol a hőtágulásnak jelentősége van.

Ismétlő feladatok: 1. Egy acélhuzal hossza reggel 200C hőmérsékleten 100m, a déli napsütésben a hőmérséklete 500C-ra emelkedik. Mekkora lesz ekkor a hosszúsága?

– 33 –


2. Egy 2dl-es poharat színültig töltünk 200C-os csapvízzel úgy, hogy éppen hogy ki nem csurran. Ez után felmelegítjük 600C-ra. A víz hány százaléka folyik ki a pohárból, ha a pohár hőtágulásától eltekintünk?

1. kísérlet – Gravesande-féle készülék Eszközök: Gravesande-féle készülék Bunsen vagy borszeszégő


15. ábra

Szobahőmérsékleten a Gravesande féle készülék golyója könnyedén átbújik a rézkarika nyílásán. Tűz fölött melegítsük fel a golyót, majd így próbáljuk meg átbújtatni a rézkarikán.   

Figyelem, a felforrósított testekkel óvatosan bánjunk. A golyó után a karikát is forrósítsuk fel és így próbáljuk átbújtatni a golyót rajta. Írjuk le tapasztalatainkat.

Észrevételeink:

– 34 –


2. kísérlet – Lineáris hőtágulás vizsgálata Eszközök: pyrométer 3 db különböző, ismert anyagi minőségű azonos geometriájú rúd a pyrométerhez. gyufa, denaturált szesz, injekcióstű tűzvédő kesztyű, fém tálca 16. ábra


Helyezzük be a pyrométerbe az egyik rudat, a pyrométer mutatóját a csavaróval feszítsük elő, hogy a hőtágulás megindulásakor azonnal észlelhessük a jelenséget. Injekcióstűvel szívjunk fel 1cm3 denaturált szeszt és juttassuk azt a pyrométer tűzterébe. Gyújtsuk meg gyufával a szeszt.  





Az égő denaturált szesszel fokozott óvatossággal járjunk el. Figyeljük a mutató kitérését és a skála maximumának elérésekor azonnal állítsuk vissza a tekerővel a 0 helyzetbe. Szükség esetén ezt többször is ismételjük meg. Jegyezzük fel, hogy az adott anyagi minőségű rúd esetén hányszor kellett a mutatót visszaállítani, ill. mennyi volt a maximális kitérése a mutatónak. A szesz elégése után várjunk addig, amíg a rúd és a tűztér ki nem hűl! A szobahőmérséklet elérése után ismételjük meg a kísérletet a többi rúddal is. Addig elvégezhetünk más kísérletet.

Észrevételeink:

Hogyan lehetne az eredményeinket számszerűsíteni?

– 35 –


3. kísérlet – A víz térfogati hőtágulási együtthatója Eszközök: Kétfuratú zárt edény gumitömítéssel vékony üvegcső, hőmérő, mérőhenger, tölcsér vasháromláb, tűzfogó háló bunsen vagy borszeszégő


17. ábra

Helyezzük bele a hőmérőt és az üvegcsövet az edénybe, töltsük meg az edényt színültig vízzel és figyeljünk arra, hogy az edény belsejébe ne kerüljön légbuborék. A feltöltést a mérőhengerből tölcsér segítségével végezzük, hogy meg tudjuk mérni az edénybe kerülő víz térfogatát. Az üvegcsőben látszódjon a vízszint. Jegyezzük fel a víz hőmérsékletét és jelöljük be az üvegcsövön a vízszintet. Kezdjük el melegíteni az edényt és figyeljük a víz hőmérsékletét és a vízszintet is.   

 

50C hőmérséklet emelkedésenként jelöljük meg a vízszintet az üvegcsövön. Mielőtt még kifutna a víz a csőből, vagy a víz hőmérséklete nagyon magasra szökne, fejezzük be a kísérletet. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet és az üvegcső belső átmérőjének ismeretében számoljuk ki az egyes hőmérsékletváltozásokhoz tartozó térfogatváltozást. Ábrázoljuk ∆T-∆V grafikonon a mért értékeinket. Vonjuk le a következtetéseinket, állapítsuk meg a víz térfogati hőtágulási együtthatóját.

A grafikon:

– 36 –


A számolás menete:

Mérési jegyzőkönyv: V0=

A=r2π=

T0= T

h

∆T

∆T

β

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Azaz a víz térfogati hőtágulási együtthatója: β=

Észrevételeink:

Feladatok: 1. Oldjuk meg újra az ismétlő feladatsor 2. feladatát, ha tudjuk hogy alumínium poharat használtunk és az alumínium lineáris hőtágulási együtthatója: 2,4

– 37 –

!


OLVADÁS HŐ, FAJHŐ Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mit nevezünk adiabata folyamatnak?



Mit értünk az anyag olvadáshőjén, ill. fajhőjén?



Mi az a melegítés mérleg?



Mi az a kaloriméter?

Ismétlő feladatok: 1. Egy nagy edényben 2kg -200C-os jégtömb van. Hány liter 300Cos vizet kell ráönteni, hogy az összes jég elolvadjon?

– 38 –


2. 10 liter 200C-os vízbe beledobunk egy 2kg, 00C-os jégtömböt. Mekkora lesz a kialakuló közös hőmérséklet?

1. kísérlet – Jég olvadáshőjének meghatározása Eszközök: Keverési kaloriméter, kétfuratú dugó hőmérő, keverő, főzőpohár, mérleg 3-4 adag különböző hőmérsékletű kb. 0,5 liter víz olvadó jég


18. ábra

Mérjünk ki a főzőpohárba kb. 0,5 kg vizet, öntsük a kaloriméterbe és mérjük meg a hőmérsékletét. Ez után rakjunk hozzá ismert tömegű (kb. 100-200g) olvadó jeget. Keverés közben figyeljük a hőmérőt. A termikus egyensúly kialakulása után jegyezzük fel a hőmérsékletet.   

Állapítsuk meg a víz fajhőjének ismeretében a jég olvadáshőjét. Ismételjük meg a kísérletet különböző mennyiségű olvadó jég, és eltérő hőmérsékletű víz alkalmazásával. Átlagoljuk az eredményünket és vessük össze az irodalmi értékkel.


– 39 –


Mérési jegyzőkönyv:

mvíz

mjég

Tvíz

Tközös

∆Tvíz

∆Tjég

Lo jég

1. 2. 3. 4.

Így a jég olvadáshője: Lo jég=

2. kísérlet – Fém fajhőjének meghatározása Eszközök: Keverési kaloriméter, kétfuratú dugó hőmérő, keverő, főzőpohár, mérleg, csipesz vasháromláb, tűzfogó háló, bunsen vagy borszeszégő kb. 0,5 liter víz, ismert össztömegű fémdarabkák


19. ábra

Mérjünk ki a főzőpohárba kb. 0,5 kg vizet, öntsük a kaloriméterbe és mérjük meg a hőmérsékletét. Az előkészített, mélyhűtött fémdarabkáknak jegyezzük fel a hőmérsékletét és a tömegét, majd óvatosan rakjuk bele a fémdarabokat a kaloriméterbe. Keverés közben figyeljük a hőmérőt. A termikus egyensúly kialakulása után jegyezzük fel a hőmérsékletet.  



Állapítsuk meg a víz fajhőjének ismeretében a fém fajhőjét. Ismételjük meg a kísérletet úgy, hogy a vasháromlábon a főzőpohárban forraljunk vizet és rakjuk bele a fémdarabokat, mérjük meg a hőmérsékletét a forró víznek. Ezután helyezzük csipesszel óvatosan a kaloriméterbe a fémdarabokat. Átlagoljuk az eredményünket és vessük össze az irodalmi értékkel. – 40 –




mvíz

mfém

Tvíz

Tfém

Tközös

∆Tvíz

∆Tfém

Cfém

1. 2.

Így a fém fajhője: Cfém=

Feladatok: 1. Egy vödörben 4kg 400C-os víz van. Bele rakunk szintén 4kg 100C-os jeget. a. Mekkora lesz a kialakuló közös hőmérséklet? b. Elolvad-e az összes jég? Ha nem, akkor hány százaléka olvad el?

– 41 –


RUGÓ - RUGÓÁLLANDÓ Elméleti áttekintés, ismétlés: 

A rugó erőtörvénye:



Mi mit jelent az összefüggésben?



Mi az a rugóállandó, mitől függ?



Mit nevezünk centrális erőnek?



Hogyan számolható ki a rugóra akasztott test rezgésideje?

Ismétlő feladatok: 1. Egy 2kg tömegű testet ráakasztunk egy 80cm hosszú, 400N/m rugóállandójú függőleges helyzetű rugóra és elengedjük. a. Mekkora lesz a kialakuló rezgés rezgésideje? b. Amikor a rezgő rendszer lecsillapodik, mekkora lesz a rugó megnyúlása?

– 42 –


2. Az előző feladatban a rugót úgy hoztuk rezgésbe, hogy a ráakasztott testet egyszerűen elengedtük. a. Mekkora lesz a rezgés során a legnagyobb és legkisebb megnyúlása a rugónak? Mekkorák a rugóerők ekkor? b. Az egyensúlyi helyzeten való áthaladáskor mekkora a rugóerő?

1. kísérlet – Rugóállandó meghatározása I. Eszközök: 3 különböző spirálrugó, 3 ismert tömegű próbatest állvány, papír (A4), mérőszalag


20. ábra

Az állványra illesszük rá a papírt, majd akasszuk fel a rugót a papírlaphoz minél közelebb. Jelöljük be a rugó végének a helyzetét. Ez után akasszuk rá a rugóra a testet és óvatosan engedjük le mindaddig, amíg a rugó meg nem tartja próbatestet. Várjuk meg, amíg a rendszer teljesen lecsillapodik.   

Mérjük meg a rugó megnyúlásának hosszát a papíron jelölt helyzettől. Ismételjük meg a kísérletet mindhárom próbatestre. Jegyezzük fel az eredményeinket a mérési jegyzőkönyvbe. A másik két rugóval is járjunk el ugyan így. Ne felejtsük el a próbatestek tömegét is feltüntetni!


– 43 –


Mérési jegyzőkönyv: Próbatest 1.

2.

3.

Rugó I.

Rugó II.

Rugó III.

∆l=

∆l=

∆l=

DI=

DII=

DIII=

∆l=

∆l=

∆l=

DI=

DII=

DIII=

∆l=

∆l=

∆l=

DI=

DII=

DIII=

Ezek alapján a rugók rugóállandói: DI= DII= DIII=

2. kísérlet – Rugóállandó meghatározása II. Eszközök: 3 különböző rugó, 3 ismert tömegű próbatest állvány, stopper

A kísérlet leírása: Akasszuk fel az állványon lógó rugóra a próbatestet és hozzuk rezgésbe a rendszert. A test alsó vagy a felső helyzetében indítsuk el a stoppert és mérjük meg 10 teljes rezgés idejét.     

Figyeljünk arra, hogy a stopper lenyomásának pillanata a kezdő időpillanat, azaz ne számoljuk hozzá a rezgésekhez. Más rezgésszámmal is számolhatunk, de gondoljuk át, hogyan befolyásolja az a kapott eredményt. Ismételjük meg a kísérletet a többi rugóval és próbatesttel is. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, ha szükséges másoljuk le több példányban. Gondoljuk át a számolás menetét. – 44 –



Mérési jegyzőkönyv: Test

Rugó I. z

t

T

Rugó II. DI

z

t

T

Rugó III. DII

z

t

T

DIII

1. 2. 3.

Így a rugók rugóállandói: DI= DII= DIII=

Feladatok: 1. Hogyan számoljuk ki a rugó által tárolt energiát? Ábrázoljuk grafikusan a rugó energiaviszonyait. 2. Ha egy 60cm hosszú 200N/m rugóállandójú rugóra egy 2kg tömegű testet akasztunk, és azt elengedve rezgésbe hozzuk a rendszert, akkor a. hol van az új egyensúlyi helyzet? b. mekkora a rezgő test maximális sebessége és gyorsulása? c. az egyensúlyi helyzettől mérve mennyi idő telik el, amíg a test kitérése az amplitúdó fele? d. mekkora ez utóbbi esetben a test sebessége és gyorsulása?

– 45 –


HANGSEBESSÉG, FREKVENCIAMÉRÉS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mit értünk a mechanikai hullám egy részecskéjének és magának a mechanikai hullámnak a periódusideje, ill. frekvenciája alatt?



Mit jelent a hullámhossz és a terjedési sebesség?



Mikor beszélünk longitudinális, ill. transzverzális hullámról? Milyen közegben alakulhatnak ki ezek?



Mikor beszélhetünk interferenciáról, mi a feltétele?



Állóhullám esetén mik azok a duzzadó helyek és mik a csomópontok? Készíts ábrát a szemléltetéshez.



Mikor beszélünk rezonanciáról?

– 46 –


Ismétlő feladatok: 1. Egy 4m hosszú gumikötél végét 5cm amplitúdójú harmonikus rezgőmozgásba hozzuk 4Hz-es frekvenciával. Azt vesszük észre, hogy a kötélen ekkor pontosan 8 hullám alakul ki. a. Mekkora a kialakuló hullám hullámhossza? b. Mekkora a gumikötél részecskéinek maximális sebessége? c. Mekkora a hullám terjedési sebessége?

2. Krétákat csikorogtatunk a táblán úgy, hogy mindnek a tövét fogjuk közben. Ekkor azt tapasztaljuk, hogy nagyjából mindegyik ugyanott törik el. A kezünkben kb. 6cm hosszú darabkák maradnak, a csikorgás frekvenciája a törés pillanatában 8500Hz. a. Magyarázzuk meg a jelenséget. b. Számoljuk ki mekkora a krétában a mechanikai hullámok terjedési sebessége.

– 47 –


1. kísérlet – Hangsebesség meghatározása Eszközök: mérőhenger mindkét végén nyitott vastag üvegcső mérőszalag, 3 különböző ismert frekvenciájú hangvilla.

21. ábra

A kísérlet leírása: Töltsük meg a mérőhengert vízzel, helyezzük bele az üvegcsövet. Hozzuk rezgésbe a hangvillát és tartsuk az üvegcső fölé, ahhoz közel. Ez után az üvegcsövet a hangvillával együtt mozgassuk felfelé mindaddig, amíg a hangvilla hangját felerősödni nem halljuk.   

Keressük meg a leghangosabb helyzetet, itt mérjük meg a hangvilla távolságát a víztől. Ismételjük meg a kísérletet a többi hangvillával is. Számoljuk ki a hang levegőbeli terjedési sebességét.


Mérési jegyzőkönyv: f

l

c

1. 2. 3.

Ezek alapján: ̅̅̅ ̅

– 48 –

∆c


2. kísérlet – Hangvilla frekvenciájának meghatározása Eszközök: mérőhenger mindkét végén nyitott, vastag üvegcső mérőszalag, ismeretlen frekvenciájú hangvilla.


22. ábra

Az előző kísérlethez hasonlóan járjunk el, de most az ismeretlen frekvenciájú hangvillát használjuk.  

Mérjük meg a hangvilla távolságát a víztől. Az előző kísérlet során meghatározott terjedési sebesség felhasználásával határozzuk meg az ismeretlen frekvenciájú hangvilla sajátfrekvenciáját.


Ezek alapján: f=

Feladatok: 1. Egy húr hossza 80cm, ez pendítéskor szabványos 440Hz-es frekvenciájú A hangot hallat. Mekkora frekvenciájú hangot hallunk, ha a húr hosszát 10cm-rel megrövidítjük, azaz lefogjuk, miközben a feszítettsége nem változik?

– 49 –


ELEKTROSZTATIKA Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mit tekintünk pozitív elektromosságúnak, és mit negatívnak?



Értelmezd mikroszkopikusan a testek pozitív elektromos állapotát.



Mit tekintünk szigetelőnek, ill. vezetőnek?



Magyarázd el az elektromos megosztás jelenségét.



Mi az a Coulomb erő?



Mit értünk térerősség alatt? Jellemezd néhány szóval az elektrosztatikus teret.

– 50 –


Ismétlő feladatok: 1. Egy 2C és egy 5C nagyságú ponttöltés egymástól 1m távolságban van. a. Hová rakhatunk egy q próbatöltést a két ponttöltés által meghatározott egyenesen, ha azt szeretnénk, hogy egyensúlyban legyen? b. Függ-e a kapott eredmény a próbatöltés előjelétől?

2. Egy négyzet csúcspontjaiban rendre 1C nagyságú töltések találhatók. A négyzet él hosszúsága 1m. Hová kell tenni és mekkora legyen az a q próbatöltés, ami ezt a rendszert egyensúlyban tartja?

– 51 –


1. kísérlet – Néhány alapjelenség Eszközök: Ebonit és üvegrúd, műanyag vonalzó, selyem és bőr, papír fecnik Elektroszkóp, grafitos bodzabélgolyó inga

23. ábra

A kísérlek és észrevételek: A következőkben sok rövid kísérlet leírását olvashatjuk. Válaszoljunk a kérdésekre. 





Szórjunk papír fecniket az asztalra. Dörzsöljük meg az üvegrudat bőrrel és közelítsünk hozzájuk. Ismételjük meg ugyan ezt vonalzóval, ill. ebonitrúddal is. Dörzsöljük meg a vonalzót és közelítsünk társunk frissen mosott hajához. Mit tapasztalunk?



Közelítsük a megdörzsölt üvegrudat a felfüggesztett grafitbevonatú bodzabél-ingához, majd érintsük is meg vele. Járjunk el ugyan így az elektroszkóppal. Mit tapasztalunk?



Magyarázzuk meg a jelenségeket!



A bőrrel megdörzsölt üvegrudat húzzuk végig az elektroszkóp tányérján. Majd a már így feltöltött elektroszkóp tányérján húzzuk végig szép lassan a bőrrel dörzsölt ebonitrudat is. Mit tapasztalunk?



– 52 –


2. kísérlet – Megosztás jelensége Eszközök: Ebonit és üvegrúd, selyem és bőr lengővezetékek, szigetelő fogantyújú fémpálca, 2db elektroszkóp Két összeillő, szigetelő talpú fémgömb

24. ábra

A kísérlet leírása: Az összeillesztett félgömbökhöz közelítsünk megdörzsölt ebonitrúddal, de ne érjünk hozzájuk. Ebben a helyzetben válasszuk szét őket. Kössük rájuk az elektroszkópokat. Majd érintsük meg őket egyszerre a fémpálcával. A folyamat közben végig figyeljük az elektroszkópokat.  

A kísérlet elvégzéséhez lehetőleg száraz időt válasszunk! Írjuk le tapasztalatainkat és keressünk magyarázatot a jelenségre.

Tapasztalatok és magyarázat:

3. kísérlet – Faraday kalitka Eszközök: Ebonit és üvegrúd, selyem és bőr Faraday kalitka 25. ábra

– 53 –


A kísérlet leírása: Aggassunk a Faraday kalitkára kis jelző zászlócskákat, pl. alufólia csíkokat. Egyenesítsük ki a Faraday kalitkát és töltsük fel, majd alakítsuk ki a „kalitka formát”. Figyeljük közben a zászlócskák helyzetét.  

Figyeljünk arra, hogy a fém hálóhoz ne érjünk hozzá. Írjuk le tapasztalatainkat és keressünk magyarázatot a jelenségre.


4. kísérlet – A víz viselkedése elektrosztatikus térben Eszközök: műanyag vonalzó, vízcsap

A kísérlet leírása: Nyissuk meg kicsit a vízcsapot, hogy éppen csak csordogáljon, de folytonosan. Dörzsöljük meg a vonalzót és közelítsünk a vízsugárhoz. 

Írjuk le tapasztalatainkat és keressünk magyarázatot a jelenségre.


– 54 –


Feladatok: 1. R sugarú félkörívbe hajtott drót két végén egy +2C ill. egy +5C nagyságú töltés nyugszik. A dróton egy q pozitív töltés súrlódásmentesen csúszkálhat. Hol állapodik meg a q töltés, azaz a kör középpontjából nézve mekkora szögekre bontja az ívet a hozzá tartozó sugár?

– 55 –


ELLENÁLLÁSMÉRÉS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Definiáld a következő fogalmakat: elektromos áram, áramerősség, egyenáram, stacionárius egyenáram, potenciál és feszültség.



Fogalmazd meg Ohm törvényét.



Mitől függ a vezető ellenállása?



Az boltban kapható tokozott ellenállás nagysága mindig és minden körülmények között ugyan akkora?



Hogyan számítjuk ki soros, ill. párhuzamos kapcsolás esetén az eredő ellenállást? Jellemezd ezen esetekben az áramkör feszültség és áramerősség viszonyait.

– 56 –


Ismétlő feladatok: 1. Mekkora az az ellenállás, amelyiken 4V potenciál különbség hatására 0,5A áramerősség folyik keresztül?

2. Adott egy 4ohm-os és egy ismeretlen ellenállás. Ezeket állandó kapocsfeszültségű áramforrásra kapcsoljuk. Soros kapcsolás esetén 0,25A, míg párhuzamos kapcsolás esetén 1A áramerősséget mérünk az áramforrás sarkain. Mekkora az ismeretlen ellenállás nagysága és mekkora az áramforrás kapocsfeszültsége?

1. kísérlet – Ellenállásmérés Eszközök: 3 db ismeretlen ellenállás feszültség és ampermérő (digitális multiméterek) változtatható feszültségű egyenáramú áramforrás vezetékek 26. ábra


Állítsuk össze az ábrám látható áramkört. Az áramkör üzembe helyezése előtt győződjünk meg újra a kapcsolás helyességéről. 

  

A tápegység feszültségét fokozatosan növelve olvassuk le a feszültségmérő és az áramerősség mérő műszer értékeit és jegyezzük fel azokat. Figyeljünk arra, hogy a műszerek méréshatárait ne lépjük át. Ismételjük meg a kísérletet a többi ellenállás felhasználásával is. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet. A mért értékeket ábrázoljuk feszültség-áramerősség grafikonon. Mit figyelhetünk meg? – 57 –



Mérési jegyzőkönyv: U

i

R1

U

i

1. 2. 3. 4. 5.

Így az ellenállások: R1= R2= R3=

A grafikon:

Észrevételeink:

– 58 –

R2

U

i

R3


2. kísérlet – Ellenállás mérés Wheatston-híddal. Eszközök: 3 db ismeretlen és 1 ismert R ellenállás ellenálláshuzal vagy tolóellenállás digitális multiméter (feszültségmérő) egyenáramú áramforrás vezetékek 27. ábra


Állítsuk össze az ábrán látható áramkört. Az áramkör üzembe helyezése előtt győződjünk meg újra a kapcsolás helyességéről. 





Az áramkör feszültség alá helyezése után csúsztassuk a mozgó vezetékszakaszt addig, amíg a feszültségmérőnk 0V potenciálkülönbséget nem jelez. Mérjük meg ebben a helyzetben az ellenálláshuzal két részének hosszát és a mért értékek segítségével állapítsuk meg az ismeretlen Rx ellenállás nagyságát. Ismételjük meg a kísérletet a többi ellenállás felhasználásával is.


Ezek alapján az ellenállások: R1= R2= R3=

Feladatok: 1. Ha a feszültség egy ellenálláson nagyobb, mint a mérőműszer maximális méréshatára, akkor mi a teendő? 2. Mi a teendő, ha az áramerősség nagyon nagy?

– 59 –


TELJESÍTMÉNY, HATÁSFOK Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Mit értünk hasznos és összes munkavégzés alatt?



Hogyan definiáljuk a teljesítményt és a hatásfokot?



Hogyan számoljuk ki az elektromos teljesítményt egyenáramú áramkörben?



Mi az a Joule-hő?



Mi az a munkatétel?

Ismétlő feladatok: 1. Egy 2 kg tömegű testet vízszintes talajon 6N erővel húzunk 5m hosszan. A talaj és a test közötti csúszási súrlódási együttható 0,2. a. Mekkora a hasznos teljesítmény? b. Mekkora a munkánk hatásfoka?

– 60 –


2. Egy 230V-os üzemfeszültségű vízforraló működése közben 4A a rajta átfolyó áramerősség. Mennyi ideig tart, amíg 2 liter 300C-os vizet felmelegít 600C-ra, ha 40%-os hatásfokkal alakítja át az elektromos energiát hőenergiává?

1. kísérlet – Hatásfok meghatározása I. Eszközök: 0-12V változtatható egyenfeszültség áram és feszültségmérő műszerek (pl. multiméterek) Elektromos kaloriméter, három furatú dugó hőmérő, keverő, főzőpohár, mérleg több adag kb. 0,5 liter víz, stopper 28. ábra

A kísérlet leírása: Mérjünk ki 0,5kg csapvizet, öntsük bele a kaloriméterbe és mérjük meg a hőmérsékletét. Kapcsoljunk feszültség és árammérőt a kaloriméter fűtőszálára. Ellenőrizzük le az áramkört és kapcsoljunk előre meghatározott feszültséget a fűtőszálra, ezzel egy időben indítsuk el az időmérést. Jegyezzük fel a feszültség és áramerősség értéket a jegyzőkönyvbe. A vízmelegítő működése alatt figyeljük a hőmérőt és kb. 20-300C hőmérséklet emelkedés után kapcsoljuk ki a szerkezetet, jegyezzük fel a működés időtartamát.    

A működés alatt figyeljünk a feszültség tartására. A mérés befejeztével számoljuk ki a kaloriméter hatásfokát a víz fajhőjének ismeretében. Ismételjük meg a mérést más feszültségekkel és más vízmennyiségekkel is. Mekkora a kaloriméter fűtési hatásfoka?

– 61 –




U

i

t

mvíz

T1

T2

∆T



1. 2. 3. 4.

Így kaloriméter hatásfoka:

=

2. kísérlet – Hatásfok meghatározása II. Eszközök: 0-12V változtatható egyenfeszültség áram és feszültségmérő műszerek (pl. multiméterek) egyenáramú kismotor, csiga (tárcsa) madzag, ismert tömegű nehezékek, hurkapálca

29. ábra

A kísérlet leírása: Rögzítsük a kismotort az asztal szélére úgy, hogy a rajta lévő tárcsa túlnyúljon az asztalon. A motor tárcsájára erősítsünk madzagot és akasszunk rá ismert tömegű nehezéket, hogy lógjon éppen a talaj fölött. Tegyünk egy jelzést, pl. hurkapálcát addig a pontig, ameddig a motor emelje a nehezéket. Mérjük meg a nehezék és a jelzés távolságát. Ellenőrizzük le az áramkört és kapcsoljunk előre meghatá– 62 –


rozott feszültséget a motorra, ezzel egy időben indítsuk el az időmérést. Jegyezzük fel a feszültség és áramerősség értéket a jegyzőkönyvbe. A jelzés elérésekor kapcsoljuk ki a motort.    

Használjunk olyan súlyt, hogy a motor láthatólag erőlködjön, de a motort ne üzemeltessük így sokáig! Az adatokat jegyezzük fel és számoljuk ki a motor hatásfokát. Ismételjük meg a mérést többféle bemenő feszültségértekkel és nehezékkel is. Ügyeljünk arra, hogy a motor ne melegedjen túl.


Mérési jegyzőkönyv: U

i

t

m



h

1. 2. 3.

A kismotor hatásfoka: =

Feladatok: 1. Az ábrán látható asztal és a rajta fekvő test közötti csúszási súrlódási együttható 0,2. A testek tömege egyforma, h=80cm. A csiga és a kötél tömege elhanyagolható, a rendszer kezdetben áll. a. Mekkora sebességgel csapódik az alsó test a talajba, miután a rendszert elengedjük?

– 63 –

30. ábra


MÁGNESES INDUKCIÓ Ismétlés 1. Jelöljük be az ábrán, hogy a homogén mágneses térbe belépő proton milyen röppályán fog haladni. Számítsuk ki mekkora sebességgel halad a proton, ha a mágneses indukció nagysága 0,4T és a pályasugár 20cm.

31. ábra

2. Két hosszú egyenes vezetőben egymással párhuzamosan ugyanakkora nagyságú áram folyik. Milyen erőhatások lépnek fel? Hogyan változnak meg az erőhatások, ha az áram iránya ellentétes?

– 64 –


1. kísérlet – Lenz karikák Eszközök: állvány két ponton felfüggesztett folytonos és megszakított fémkarikák ún. Lenz karikák fa és műanyag karikák rúdmágnes

32. ábra

A kísérlet leírása: Függesszük fel a karikákat az ábrán látható módon az állványra, hagyjuk hogy elnyugodjanak, majd a rúdmágnest a lehetőségekhez képest gyorsan toljuk be a karikába, majd húzzuk ki.   

A kísérletet végezzük el úgy, hogy a rúdmágnest csak betoljuk, majd csak kihúzzuk a karikákból. A kísérletet végezzük el úgy is, hogy a mágnest megfelelő ütemben folyamatosan mozgatjuk. A kísérletet többször is végezzük el, különböző tömegű és anyagminőségű karikákkal.

Jegyezzük le a tapasztalatainkat!

– 65 –


2. Kísérlet – Indukciós feszültség kimutatása Eszközök: szolenoid tekercs lengő vezetékek közép állású feszültségmérő 33. ábra


Csatlakoztassuk a tekercs kimeneteit a feszültségmérőhöz az ábrán jelzett módon. A rúdmágnest toljuk be a tekercsbe, ill. húzzuk ki onnan.  

A kísérletet végezzük el úgy, hogy a rúdmágnest csak betoljuk, majd csak kihúzzuk a tekercsből, különböző sebességekkel. A kísérletet végezzük el úgy is, hogy a mágnest megfelelő ütemben folyamatosan mozgatjuk.

Kérdések, feladatok: 1. Mi történik, amikor a mágnest betoljuk a tekercsbe és mi történik, ha kihúzzuk onnan?

2. Mi történik ha ugyanezt fordított mágneses polaritással végezzük el?

3. Hogyan függ a mozgás sebességétől a mutató kitérése?

4. Foglaljuk össze tapasztalatainkat!

5. A mindennapi életben hol találkozunk ezekkel a jelenségekkel?

– 66 –


6. Fogalmazzuk meg Lenz törvényét!

Feladatok: 1. Milyen irányú áram indukálódik a tekercsben, ha a mágnesrúd a. északi sarkát húzzuk ki a tekercsből? b. déli sarkát toljuk be a tekercsbe? c. déli sarkát húzzuk ki a tekercsből?

34. ábra

2. Az előző feladatra adott válaszainkat hogyan tudjuk kísérlettel ellenőrizni? Dolgozzunk ki rá egy módszert! 3. Az ábrán látható vezetőkeret párhuzamos oldalai egymástól 20cm-re vannak. rajta egy fém drótot húzunk egyenletesen 4m/s-os sebességgel. A vezető keretre merőleges homogén mágneses tér indukciója 6T. a. Mekkora feszültség indukálódik a drót két végén? b. Mekkora áram folyik a keretben, ha az izzó ellenállása 2ohm?

35. ábra

4. Az előző ábrát alapul véve most a mozgó drótdarabot 4N erővel húzzuk. A mágneses indukció 6T, a keret párhuzamos oldalainak távolsága 20cm, Az izzó ellenállása 2 ohm, a súrlódás és a vezetékek ellenállása elhanyagolható, továbbá feltesszük, hogy a csúszó keret elegendően hosszú. Maximálisan mekkora sebességre tudjuk felgyorsítani így a mozgó drótdarabot?

– 67 –


TRANSZFORMÁTOR Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Írd le szavakkal a transzformátor működési elvét! Mi az a primer és szekunder tekercs? Rajzolj ábrát!



A transzformátor vasmagja miért készül rétegelt vaslemezből?



Mikor tekintünk egy transzformátort jó hatásfokúnak? Mi ennek a feltétele?



Hegesztéshez milyen transzformátort használjunk?



Ideálisnak tekinthető, terhelt transzformátor esetén a menetszámok és a primer tekercsre kapcsolt feszültség és áramerősség ismeretében hogyan számoljuk ki a szekunder tekercs sarkain indukálódó feszültséget, és a keletkező áramerősséget?

– 68 –


Ismétlő feladatok: 1. Egy transzformátor 400 menetes primer tekercsére 120V-os váltakozó feszültséget kapcsolunk. Mekkora feszültséget mérhetünk ekkor az 1200 menetes szekunder kör sarkain?

1. kísérlet – Fémolvasztó és hegesztő. Demonstrációs kísérlet!

Eszközök: Masszív huzalozású, sokmenetes primer tekercs, zárható vasmag. Néhány menetes szekundertekercs, szegbefogóval. Egymenetes kerámia fémolvasztó vályú. Forrasztó ónhuzal, lengő vezetékek, kapcsoló, 230V-os váltóáramú csatlakozás

36. ábra

A kísérlet leírása: Hegesztés: Állítsuk össze a transzformátort az ábrán látható módon. A szekunderkörbe kötött szegek hegyei éppen érjenek össze. Fémolvasztás: A szekunder tekercset cseréljük le a fémolvasztó tégelyre. Helyezzünk forrasztó ónt a kerámiavályúba úgy, hogy az zárt fémhurkot alkosson. Csatlakoztassuk a primer kört biztonsági kapcsolón keresztül a 230V-os váltakozó áramú áramforrásra. Rövid időre kapcsoljuk be az áramkörbe a transzformátort!

– 69 –


   

A kísérlet során fokozott óvatossággal járjunk el. A transzformátort rövid ideig üzemeltessük, ügyeljünk arra, hogy ne melegedjen túl. Figyeljük meg, mi történik az egyes kísérletekben. Írjuk le tapasztalatainkat és keressünk magyarázatot a jelenségekre!

Észrevételeink és a jelenségek magyarázata:

2. kísérlet – Tekercs menetszámának meghatározása. 2db különböző, ismert menetszámú tekercs, zárható vasmag. 1db ismeretlen menetszámú tekercs 0 – 12V - os váltóáramú áramforrás 2 db váltóáramú feszültségmérő, lengő vezetékek

37. ábra

A kísérlet leírása: Állítsuk össze az ábrán látható áramkört úgy, hogy a primer tekercs az egyik ismert menetszámú, míg a szekunder az ismeretlen menetszámú tekercs legyen. Győződjünk meg a kapcsolás helyességéről. Kapcsoljunk kis váltófeszültséget a primer tekercsre és figyeljük meg a szekundertekercs sarkain a feszültséget. 

 

A feszültség fokozatos emelése mellett jegyezzük fel, hogy milyen primerfeszültség mellett mekkora szekunder feszültséget kapunk. Ismételjük meg az eljárást a másik ismert tekercs segítségével is. Számoljuk ki az egyes esetekben a szekunder tekercs menetszámát. A kapott eredményeket átlagoljuk.

– 70 –



Mérési jegyzőkönyv: Np= 1.

2.

3.

4.

5.

6.

2.

3.

4.

5.

6.

Up= Usz= Nsz= Np= 1. Up= Usz= Nsz=

A vizsgált tekercs menetszáma: N=

Feladatok: 1. Egy transzformátor 600 menetes primer tekercsére 230V-os váltakozó feszültséget kapcsolunk. a. Mekkora feszültséget mérhetünk ekkor a 120 menetes szekunder kör sarkain? b. Ha a szekunder körről egy 40ohm ellenállású eszközt üzemeltetünk, akkor a primer tekercsen mekkora áram folyik át?

– 71 –


TÖRÉSMUTATÓ MEGHATÁROZÁSA Elméleti áttekintés, ismétlés: 

A fénysugár közeghatárra érkezve megtörik, ill. visszaverődik. Értelmezzük a következő ábrát!

38. ábra



Írd le a Snellius–Descartes féle törési törvényt:



Az első ábra alapján mit tudunk megállapítani a két közeg sűrűségéről?



Mikor beszélhetünk teljes visszaverődésről, mi az a határszög?

Ismétlő feladatok: 1. Az üveg levegőre vonatkoztatott relatív törésmutatója 1,5. Legalább mekkora beesési szögben kell a fénysugárnak érkeznie az üvegből a közeghatárhoz, ha a fénysugár nem lép ki az üvegből?

– 72 –


2. Narancssárga színű fénysugár érkezik vízfelületre 400-os beesési szöggel. A fény hullámhossza 620nm. A víz levegőre vonatkoztatott törésmutatója 4/3. a. Mekkora a törési szög? b. Mekkora a fény terjedési sebessége és hullámhossza a vízben? c. Egy víz alatt lubickoló gyermek milyen színűnek látja ezt a fényt?

1. kísérlet – Törésmutató meghatározása I. Eszközök: Vastag félköríves üveg, ill. plexi hasáb, ún. Hartl-korong. „sávos” lézerfényforrás szögmérő beosztással ellátott papír 39. ábra


Helyezzük a félköríves üveghasábot a szögmérőbeosztással ellátott papírlapra az ábrán látható módon. Irányítsuk a lézerfényt úgy, hogy az üveglap közepére essen szintén az ábrának megfelelően.   

Mérjük meg különböző beesési szögek esetén a törési szöget. Ismételjük meg a kísérletet a plexi lappal is. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, határozzuk meg a törésmutatókat.


– 73 –


Mérési jegyzőkönyv: üveg α

plexi

β

n

α

β

n

1. 2. 3. 4. 5. Ezek alapján a törésmutatók: ̅ ̅

2. kísérlet – Törésmutató meghatározása II. Eszközök: Hartl-korong, „sávos” lézerfényforrás szögmérő beosztással ellátott papír

40. ábra

A kísérlet leírása: Helyezzük a félköríves üveghasábot a szögmérőbeosztással ellátott papírlapra az ábrán látható módon. Irányítsuk a lézerfényt úgy, hogy most az íves részen keresztül érkezzen az üveglap közepére, szintén az ábrának megfelelően. A fénysugár legtöbb esetben törés után kilép az üveglapból, vagy teljes visszaverődést szenved. De a beesési szöget változtatva elérhetünk egy állapotot, amikor sem az egyik sem a másik jelenséget nem tapasztaljuk, a lézerfény bizonytalanul „szóródik”. Ez a határszög.  

Mérjük meg a határszöget és számítsuk ki belőle a törésmutató értékét. Ismételjük meg a kísérletet a plexi lappal is.

– 74 –


A számolás menete:

a törésmutatók: ̅ ̅ A kapott eredményünket hasonlítsuk össze az előbbivel!

3. kísérlet – A víz törésmutatójának meghatározása Eszközök: üvegkád, lámpa, kb. 10cm-es fémrúd, milliméterpapír.

41. ábra

A kísérlet leírása: Helyezzük a milliméterpapírt az átlátszó fémkád alá, a fémrudat pedig az üvegkádba, majd óvatosan töltsük fel vízzel a kádat úgy, hogy a fémrúd tetejét a víz éppen ellepje. Ez után világítsuk meg ismert szögben a fémrudat és olvassuk le a rúd árnyékának hosszát a milliméterpapíron.  

Ismételjük meg a mérést több beesési szög esetén is. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, határozzuk meg a víz törésmutatóját.

– 75 –



Mérési jegyzőkönyv: h

l

β

α

n

1. 2. 3.

A víz törésmutatója: ̅

Feladatok: 1. Hogyan lehetne még megmérni a víz törésmutatóját a rendelkezésre álló eszközökkel? Dolgozz ki rá egy módszert. 2. Egy kádban 20cm mély víz alján pontszerű fényforrás világít. Mekkora sugarú körlapot kell a fényforrás fölé helyeznünk a víz felszínére, hogy a fény ne jusson ki a vízből? A víz törésmutatója 4/3.

– 76 –


LENCSE FÓKUSZTÁVOLSÁGA Ismétlés 1. Egy 2m magas ember legalább hány cm magas függőleges helyzetű síktükörben látja magát teljesen? a. Hogyan kell a tükröt elhelyezni? b. Függ-e a kapott eredmény az ember és a tükör távolságától?

2. Üvegkádban lévő víz mélysége 20cm. A vízben egy bot áll, aminek a tetejét éppen ellepi a víz? Hány fokos szögben figyelhető meg a nap, ha a bot árnyéka 12cm hosszú? A víz törésmutatója 4/3.

– 77 –


Lencsék, tükrök leképezési törvénye:

  

Mi mit jelent az összefüggésben? Mit értünk fókusztávolság alatt? Mikor hogyan kell előjelezni az egyes mennyiségeket? Töltsd ki a táblázatot.

f

t

k

+

1. kísérlet – Lencse fókusztávolsága I. Eszközök: optikai pad 2 db ismeretlen fókusztávolságú domború lencse. 1 db homorú lencse. képfelfogó ernyő

A kísérlet leírása: Illesszük rá az optikai padra a lencsét és a képfelfogó ernyőt. Fordítsuk az optikai padot úgy, hogy a lencse az ablak vagy más jól fénylő távoli tárgyra nézzen, esetleg emeljük is fel a rendszert. Mozgassuk a lencsét mindaddig, amíg az ablak képe élesen ki nem rajzolódik az ernyőn.  

Mérjük meg a lencse és az ernyő távolságát. Mit mérünk így meg? Végezzük el a kísérletet az összes lencsén. Mit tapasztalunk?

Tapasztalat, értelmezés:

– 78 –


2. kísérlet – Lencse fókusztávolsága II. Eszközök: optikai pad 2 db ismeretlen fókusztávolságú domború lencse. 1 db homorú lencse. gyertya, gyufa ernyő

42. ábra

A kísérlet leírása: Illesszük rá az optikai padra a lencsét, a gyertyát és a képfelfogó ernyőt, az ábrának megfelelően. Gyújtsuk meg a gyertyát, majd ez után mozgassuk a lencsét mindaddig, amíg a gyertya éles képe ki nem rajzolódik az ernyőn.     

Ha nem sikerül jó éles képet kivetíteni, növeljük meg a gyertya és a képfelfogó ernyő távolságát. A gyertya éles képe a lencse két helyzetében is jól látható. Mindkettőt használjuk fel a mérés során. A mérést ismételjük meg többször is a gyertya és a képfelfogó ernyő különböző távolságainál. Töltsük ki a mérési jegyzőkönyvet, határozzuk meg a lencsék fókusztávolságait. Végezzünk egyszerű hibaszámítást.

– 79 –


Mérési jegyzőkönyv: A lencse jelzése: t

k

f

∆f

f

∆f

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ̅

̅̅̅̅

A lencse jelzése: t

k

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ̅

̅̅̅̅

– 80 –


Feladatok: 1. Gyűjtőlencse fókusztávolsága 20cm, egy gyertya képe a képfelfogó ernyőn a lencsétől 50cm-re élesen látszik. a. Szerkesszük meg a gyertya helyzetét. b. Számítsuk ki a tárgytávolságot. c. Mekkora a nagyítás? d. Jellemezzük a keletkezett képet.

2. Egy -4 dioptriás nagyítót 40cm-re tartunk egy könyv lapjától. a. Szerkesszük meg a gyertya helyzetét. b. Számítsuk ki a tárgytávolságot. c. Mekkora a nagyítás? d. Jellemezzük a keletkezett képet.

3. Két egymástól 10cm-re lévő lencse fókusztávolsága egyaránt 2020cm. Egy fenyőtoboz az egyik lencsétől 30 cm-re van. Milyen képet készít a lencserendszer a tobozról?

– 81 –


A FÉNY HULLÁMTERMÉSZETE Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Milyen összefüggést írhatunk fel a fény hullámhossza és frekvenciája között?



Az elektromágneses színkép mely hullámhossz tartománya látható?



Mikor tekintünk egy elektromágneses hullámot polarizáltnak?



Két hullámvonulat mikor erősíti, illetve gyengíti egymást?



Mi az a Brewster törvény?



Monokromatikus fénynyalábot vezetünk át optikai rácson, mikor kapunk jól látható elhajlási képet a mögötte elhelyezett ernyőn?

– 82 –


Ismétlő feladatok: 1. Mekkora annak az üvegnek a törésmutatója, amelyiknél a Brewster szög 560? a. Ha a bejövő fénynyaláb hullámhossza 600nm, akkor mekkora a hullámhossz az üvegben? b. Mekkora a fény terjedési sebessége az üvegben?

1. kísérlet – Polarizáció Eszközök: 2 db azonos típusú polárszűrő celofán, átlátszó műanyag vonalzó

A kísérlet leírása: Tartsuk a fény felé (pl. ablak) az egyik polárszűrőt és nézzünk rajta keresztül. Ez után helyezzük rá a másik polárszűrőt vele azonos helyzetben, majd kezdjük el forgatni azt.   

Jegyezzük fel mit tapasztalunk? Helyezzünk a két egymásra merőleges rácsozású polárszűrő közé celofánt, ill. műanyagvonalzót. Mit tapasztalunk? Keressünk a jelenségre magyarázatot.

Észrevételek, magyarázat:

– 83 –


2. kísérlet – Hullámhossz meghatározása. Lézer fényforrás 3 különböző ismert rácsállandójú optikai rács optikai pad, képfelfogó ernyő, mérőszalag.

43. ábra

A kísérlet leírása: Az optikai padra illesszük rá a lézer fényforrást, az egyik rácsot és a képfelfogó ernyőt, az ábrának megfelelően. Ügyeljünk arra, hogy a rács és az ernyő távolsága minél nagyobb legyen a jó mérhetőség miatt, mérjük is meg a rács és az ernyő távolságát. Kapcsoljuk be a fényforrást.    

Mérjük meg a lézernyaláb fő irányától, egy általunk kiválasztott, azonos erősítési helyeken lévő fénymaximumok távolságát. Változtassuk meg a rács és az ernyő távolságát és mérjünk meg egy újabb erősítési pontpár távolságot. Ismételjük meg a kísérletet a többi ráccsal is. Számoljuk ki a fény hullámhosszát.


44. ábra

– 84 –


Mérési jegyzőkönyv: d

L

l

k

λ

1. 2. 3. 4. 5. 6.

A lézernyaláb hullámhossza: λ=

Feladatok: 1. Az előző kísérleti eszközökkel tervezd meg, hogyan állapítanád meg egy ismeretlen rácsállandójú rács rácsállandóját! 2. Optikai résen 700nm hullámhosszú vörös fény halad keresztül. Mekkora a rés szélessége, ha a mögötte 50cm-re elhelyezett ernyőn az első erősítési helyek egymástól 10cm-re találhatók?

– 85 –


SZÍNKÉPELEMZÉS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Hogy számoljuk ki a hidrogén n. kvantumállapotú elektronjának kötési energiáját?



Hogy számoljuk ki egy Z rendszámú, teljesen ionizált atommag egyetlen elektronjának kötési energiáját?



Hogyan számoljuk ki a hidrogén elektronjának pályamódosulásakor kibocsátott foton energiáját?



Mit jelent az emissziós, ill. az abszorpciós színkép?



Mit takarnak a következő kifejezések: Lyman, Balmer, Paschen, Brackett, Pfund sorozat?



A mindennapi életben hol használjuk a spektrográfiát?



Mi az a vöröseltolódás jelensége?

– 86 –


Ismétlő feladatok: 1. Mekkora hullámhosszú fény képes a hidrogén alapállapotú elektronját a második gerjesztett állapotba juttatni?

2. Teljesen ionizált lítium atommag befog egy elektront, ami a harmadik energiaszintre kerül, majd rögtön utána alapállapotba jut. Mekkora hullámhosszú fotonokat bocsát ki e közben?

3. A H+ ion befog egy elektront és rögtön alapállapotba kerül. A folyamat közben kisugárzott foton a Li++ ion hányadik energiaszintjén lévő elektront tudja kiszakítani a kötésből?

– 87 –


1. kísérlet – Folytonos színkép Eszközök: Gyertya, prizma, gyufa, fényfelfogó ernyő. Optikai pad.

A kísérlet leírása: Gyújtsuk meg a gyertyát és sötétítsünk be a helyiségben. Helyezzük el úgy a prizmát, hogy a rajta áthaladó fény a felfogó ernyőre jusson.   

Mit látunk az ernyőn? Írjuk le a tapasztalatainkat, rajzoljunk ábrát! Mit tudunk mondani a törésmutatóról?

Észrevételeink, ábra:

2. kísérlet – Színképelemzés spektroszkóppal Spektroszkóp és tartozékai Spektrumlámpák: Hg, Na, Ne Gyertya, gyufa 45. ábra

Bunsen égő, rézdrót, csipesz

A kísérlet leírása: Gyújtsuk meg a gyertyát és sötétítsünk be a helyiségben. Helyezzük el a gyertyát úgy, hogy fénye az okuláron keresztül jól megfigyelhető legyen.

– 88 –


    

Mit tapasztalunk? A gyertya helyett figyeljük meg a spektrumlámpák fényét is. A lámpák helyett izzítsuk fel a rézdrótot és tartsuk a spektroszkóp rése elé. Milyen színképeket látunk? Jegyezzük le észrevételeinket.

Észrevételeink:

Feladatok: 1. Az alábbi ábra egy csillag színképét mutatja.

46. ábra

Milyen színképet látunk? Mit állapíthatunk meg róla?

– 89 –


RADIOAKTIVITÁS Elméleti áttekintés, ismétlés: 

Milyen sugárzásokat ismersz? Ezek hogy viselkednek mágneses térben?



Mi az a bomlási sor? 47. ábra



Mit értünk aktivitás és felezési idő alatt?



Írd le a radioaktív bomlási törvényt. Mi mit jelent benne?



Hogyan számoljuk ki az aktivitást?



Mi az a Geiger-Müller számlálócső? Hogyan működik? Készíts ábrát.

– 90 –


Ismétlő feladatok: 1. Előkészítenek egy izotóplaborban 1g 222Rn-t vizsgálatra. a. Hogyan bomlik, mi lesz belőle és mennyi a felezési ideje? b. Mekkora a preparátum kezdeti aktivitása? c. 1 nap elteltével a preparátum hány százaléka szenved radioaktív bomlást?

1. kísérlet – Radioaktív sugárzás vizsgálata. I.-II. Eszközök: Geiger-Müller számlálócső, elektronikus számláló gázharisnya, stopper, mérőszalag különböző anyagi minőségű árnyékoló lemezek

48. ábra

A kísérlet leírása: Helyezzük üzembe a detektort és közelítsünk vele a gázharisnyához. Ez után rögzített távolságban helyezzünk a GM-cső és a sugárforrás közzé különböző anyagú árnyékolókat, esetleg egyszerre többet is.   

Figyeljük meg a sugárzás intenzitását különböző árnyékoló lemezek esetén. Ismételjük meg a kísérletet különböző távolságok esetén. Jegyezzük fel tapasztalatainkat. – 91 –


Helyezzük el a radioaktív preparátumtól különböző távolságokba a GM-csövet és mérjük ezen pontokban a beütésszámot 1 percig. Árnyékolást ne használjunk.   

A mért értékeket jegyezzük fel a mérési jegyzőkönyvbe. Ábrázoljuk adatainkat milliméterpapíron. Vonjuk le következtetéseinket.

Tapasztalatok, következtetések:

Mérési jegyzőkönyv: d (cm)

1

2

3

4

5

6

77

I(1/min)

Grafikon:

Észrevételeink:

– 92 –

8

9

10

12

14

16

18

20


2. kísérlet – Sugárzás észlelése GM-csővel. Eszközök: Geiger-Müller számlálócső, elektronikus számláló különböző hétköznapi berendezési tárgyak (legalább 5 db)

A kísérlet leírása: Helyezzük üzembe a detektort és közelítsünk vele külön-külön az egyes berendezési tárgyakhoz. Figyeljük a számlálót.  

A kísérletet végezzük el többször is. Jegyezzük fel tapasztalatainkat.

Észrevételek:

Feladatok: 1. Hogyan lehetne eldönteni még, hogy a gázharisnya milyen sugárzást bocsát ki magából? 2. Egy fából készült csónakot találnak a régészek. A kormeghatározási vizsgálat során azt tapasztalják, hogy a 14C koncentrációja a csónak fájában a mai légköri koncentrációnak mindössze 40%-a. Mire következtetnek ebből? T=5730év

– 93 –


FOGALOMTÁR Végezetül álljon itt egy tárgymutató, ahol is az egyes fogalmak, tételek mellett a rájuk jellemző lecke sorszáma van feltüntetve. abszorpciós színkép

19

adiabata folyamat

8

aktivitás

20

áramerősség

12

Arkhimédész törvénye

6

bomlási sor

20

bomlási törvény

20

Brewster törvény

18

Cartesius-búvár

6

centrális erő

9

Coulomb erő

11

csomópont

10

diffúziós ködkamra

20

dinamika alaptörvénye

1

duzzadóhely

10

egyenáram

12

elektromágneses színkép

18, 19

elektromos áram

12

elektromos ellenállás

12

elektromos megosztás

11

elektron kötési energiája

19

ellenállások kapcsolása

12

emissziós színkép

19

erőhatások függetlenségének elve

1

erőpár

4

fajhő

8

Faraday kalitka

11

felezési idő

20

felhajtóerő

6

feszültség

12

– 94 –


fókusztávolság

17

forgatónyomaték

4

frekvencia

10

Geiger-Müller számláló

20

Gravesande készülék

7

gravitációs erő (homogén, inhomogén)

3

gravitációs gyorsulás

3

határszög

16

hatás – ellenhatás

1

hatásfok

13

hidrosztatikai emelő

5

hőtágulás (lineáris, térfogati)

7

hullámhossz

10

impulzus, impulzusmegmaradás

1

indukált feszültség

14

inercia rendszer

1

Joule-hő

13

kaloriméter

8

kormeghatározás

20

közlekedőedény

5

leképezési törvény (lencse, gömbtükör)

17

lendület, lendületmegmaradás

1

Lenz törvénye

14

longitudinális hullám

10

Lorentz erő

14

mágneses indukció

14

manométer

5

matematikai inga

3

melegítés mérleg

8

merev testek egyensúlya

4

munkatétel

13

munkavégzés

13

nyomás

5

Ohm törvénye

12

olvadáshő

8

– 95 –


optikai úthossz

18

Pascal I. és II. törvénye

5

periódusidő

10

polarizáció

18

potenciál

12

pozitív elektromos töltés

11

radioaktív sugárzás

20

rezonancia

10

rugó erőtörvénye

9

rugóállandó

9

Snellius-Descartes törvény

16

spektroszkóp

19

stacionárius egyenáram

12

súrlódási együttható (csúszási, tapadási)

2

sűrűség

6

szigetelő

11

teljesítmény

13

térerősség

11

terjedési sebesség

10

Thomson-ágyú

14

törésmutató

16

transzformátor

15

transzverzális hullám

10

vasmag

15

vezető

11

– 96 –


FORRÁSOK Felhasznált irodalom: Budó Ágoston (1997): Kísérleti fizika I. - III. Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó. Dér-Radnai-Soós (1998): Fizikai feladatok I.-II. Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó Holics László (1994): Fizika I-II. Budapest, Műszaki Könyvkiadó. fizipedia.bme.hu

A képek forrásai: Búdó Ágoston: Kísérleti fizika I.-III.

12

Dér-Radnai-Soós: Fizikai feladatok I.-II.

34, 35

Holics László: Fizika I.-II.

11, 37

трансформатор универсальный

36

3bscientific.hu

45

astro.u-szeged.hu

46

bgrg.hu

9, 15, 16, 25

tudasbazis.sulinet.hu

33

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

– 97 –

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

Recommend Documents