A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet FIZIKA. 9. évfolyam

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

Munkafüzet

FIZIKA

9. évfolyam

Bognár Gergely

TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031

TARTALOMJEGYZÉK

Előszó ............................................................................................. 3 A laboratórium munka és balesetvédelmi szabályzata ............................ 4 1. Alapvető és származtatott fizikai mennyiségek ............................. 6 2. Egyenes vonalú egyenletes mozgás ............................................ 9 3. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás ............................ 13 4. Hajítások ............................................................................... 15 5. Lendület megmaradás ............................................................. 18 6. Newton II. törvénye ................................................................ 21 7. Rugalmas alakváltozás kísérleti vizsgálata ................................. 24 8. Súrlódási erők kísérleti vizsgálata ............................................. 27 9. Kényszererők mérése mozgó liftben .......................................... 30 10. Csillagászat ........................................................................... 33 11. Forgatónyomaték ................................................................... 37 12. Nyomás................................................................................. 41 13. Folyadékok nyomása............................................................... 44 14. Folyadékok molekulái között fellépő erők ................................... 47 15. Gázok nyomása ...................................................................... 50 16. Légnyomás mérése ................................................................. 54 17. A felhajtóerő kísérleti vizsgálata ............................................... 58 18. Energia megmaradás .............................................................. 61 19. Teljesítmény .......................................................................... 64 20. Hatásfok vizsgálata a tanulók mozgásán keresztül ...................... 66

Fogalomtár .................................................................................... 69 Források ........................................................................................ 74

Munkafüzet – Fizika, 9. évfolyam

ELŐSZÓ

Kedves Diákok! A körülöttünk lévő természeti és technikai világ megismerése elképzelhetetlen fizika nélkül. Ezért a fizika nemcsak a jövő mérnökeinek vagy természettudósainak fontos, hanem minden embernek, aki ismerni akarja, sőt szeretne eligazodni is világunkban. E csodálatos tudomány megismerése egyszerre követeli meg a fogalmi ismereteket, a számítási feladatokat, és a kísérletek során megszerzett személyes tapasztalatot. A kezetekben lévő munkafüzet ennek megfelelően elméleti kérdéseket, számítási feladatokat és kísérleteket is tartalmaz. Minden fejezet egy-egy témakört dolgoz fel egy vagy több kísérleten keresztül. Az egyes feladatok különkülön is használhatóak. A laborban folyó munka mellett segítséget nyújt a kilencedikes tananyag elsajátításában, és hasznos lehet a középszintű érettségire készülés közben is. Forgatásával nemcsak a tanórai tudás mélyíthető el, hanem feltárul a természet csodálatos világa is. Ezen világ felfedezéséhez kívánok az eredményes munka mellett élvezetes kísérleteket és a felfedezés örömét. 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–


ALAPVETŐ ÉS SZÁRMAZTATOTT FIZIKAI MENNYISÉGEK Ismétlés 1. Töltsd ki a táblázatot! Fizikai mennyiség

jele

mértékegységei

tömeg idő hőmérséklet távolság; hosszúság terület; felszín térfogat

2. Átváltási feladatok: Töltsd ki a hiányzó részeket! 0,23 kg ; …………… g ; …………… dkg ; …………… t 72 s ; …………… min ; …………… h 4500 mm2 ; …………… cm2 ; …………… dm2 ; …………… m2 0,016 km ; …………… m ; …………… dm ; …………… cm, …………… mm cm3 ; …………… dm3 ; …………… m3 ; …………… mm3 3. Melyik a nagyobb? 500 cm3 ………… 1,2 dm3 ; 350 g ………… 0,8 kg ; 0,8 h ………… 360 s ; 250 cm ………… 2 m

–6–


1. kísérlet - Különböző tömegű testek mérése Eszközök: Tanulócsoportonként egy darab mérleg, 10 db pénzérme, egy kavics és egy falevél

A kísérlet leírása:

1. ábra

1. Legalább háromszor mérd meg a kiadott kavics tömegét, és határozd meg a mérés hibáját! A mérési eredmények átlagából határozd meg a tömegét, és az átlagtól való legnagyobb eltérés segítségével add meg a mérés hibáját! m1=

m2=

m3=

m= 2. Mérd meg az ötforintos tömegét, és add meg a mérés hibáját! (A nagyobb pontosság érdekében ne egy, hanem 10 db pénzérme tömegét mérd meg!) M1=

M2=

M3=

M= 3. Próbáld megmérni a falevél tömegét! Miért nem tudjuk megmérni a levél tömegét? ................................................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................

2. kísérlet – Szabálytalan síkidom területének mérése Eszközök: Kockás papír, vonalzó, ceruza, számológép

A kísérlet leírása és a mérési feladat: Mérd meg a kezed területét! Négyzetrácsos papíron rajzold körbe! Először számold össze azo2. ábra

–7–


kat a kockákat, amelyek teljes egészében benne vannak a kezed körvonalában, és egy kicsit sem lógnak ki belőle. Másodszor add hozzá azokat a kockákat is, amelyek egy kicsit is érintik a kezed kontúrját, és vedd a két mérés átlagát! Alsó becslés: T1=

Felső becslés: T2=

T=

Megjegyzés: Keress a kézlenyomaton szabályos síkidomokat (pl.: téglalap), aminek a területét könnyen ki tudod számolni, így nem kell olyan sok kockát összeszámolnod!

Feladatok: 1. Miért feltételezhetjük, hogy pontos a mérésünk, ha két eleve pontatlan alsó és felső becslésből számoltuk ki a kezünk területét?

2. Milyen más módszerekkel mérhetnénk még meg a kezünk területét?

Feladatok: 1. Egy bútorlap területét megmérve a következő mérési adatokat kaptuk: 62,5 dm2; 64,3 dm2; 63,9 dm2; 62,4 dm2; 62,6 dm2, mekkora a lap területe, és mekkora hibával mértük meg? Mi lehet a mérési hibák oka? 2. Az autógyárakban a motor dugattyújának pontosan illeszkednie kell a 44,5 mm-es hengerbe, a maximálisan elfogadható pontatlanság 0,15 %. Megfelel-e a minőségellenőrzési vizsgán az a dugattyú, amelyiknek a mért adatai rendre 44,5 mm; 44,45 mm; 44,6 mm? 3. Keress az interneten vagy lexikonokban nem SI mértékegységeket!

–8–


EGYENES VONALÚ EGYENLETES MOZGÁS Ismétlés Fogalmak: Fejtsd ki a következő fogalmakat! 1. Elmozdulás:

2. Út:

Feladatok: 1. Egy Bakonyi túra alkalmával 3,4 km haladunk a cél felé, majd eszünkbe jut, hogy elveszítettük a kulacsunkat, visszafordulunk, és 650 m múlva megtaláljuk, mekkora az elmozdulásunk?

2. Ha este ugyanabba az ágyba fekszünk vissza, mint ahonnan elindultunk, mekkora az arra a napra számított elmozdulásunk?

1. kísérlet – Az út-idő kapcsolat mérése légpárnás kiskocsikkal Eszközök: Légpárnás sín a hozzá tartozó kiskocsikkal, digitális fényképezőgép. 3. ábra

–9–


A kísérlet leírása: Légpárnás sínen kiskocsikat indítunk el egy rugó segítségével. A „kilövés” után gyakorlatilag egyenes vonalú egyenletes mozgást végez a test. Az előre beállított kamerákkal pillanatfelvételeket készítünk 0,3 s-enként. A képeket ezután a projektorral kivetítjük, és leolvassuk a légpárnás sínen lehelyezett mérőszalag segítségével, hogy a kiskocsi éppen hol tartózkodott. Az adatokat táblázatba foglaljuk, majd ábrázoljuk az út-idő grafikonon. 1. A mérés alapján töltsd ki a táblázatot! út s (cm)

idő t (s)

sebesség v (m/s)

2. Ábrázold az út-idő értékeket a következő grafikonon!

– 10 –


3. Milyen következetések vonhatók le a grafikonból?

4. Töltsd ki a táblázat harmadik oszlopát! 5. Számold ki a kiskocsi sebességét, és tüntesd fel a mérés hibáját!

2. kísérlet – Ki milyen gyorsan fut? Eszközök: Digitális fényképezőgép állvánnyal, méterrúd és számítógép.

A kísérlet leírása: Az iskola udvarán vagy folyosóján próbálj meg egyenletesen futni, miközben egy digitális kamera pillanatképeket készít rólad. A kiskocsihoz hasonlóan határozd meg a sebességedet! Az eltelt időt a pillanatfelvételek közötti időköz szolgáltatja, míg a távolságot a képen elhelyezett méterrúd segítségével számíthatod ki. A képen látható méterrúd nagyságából meghatározzuk a kép nagyítását, majd a képeket digitálisan egymásra rakva a megtett utat a nagyításból már kiszámíthatod.

Megjegyzések: 

A fényképezőgépet a futóktól viszonylag messzire kell állítani, és kis utat kell vizsgálni, hogy a látószögből adódó torzulásokat lecsökkentsük.

1. A mérés alapján töltsd ki a táblázatot!

út s (cm)

idő t (s)

– 11 –

sebesség v (m/s)


2. Ábrázold az út-idő értékeket a következő grafikonon!

3. Számold ki a futó sebességét, és tüntesd fel a mérés hibáját!

Feladatok: 1. Autópályán 108 km/h sebességgel haladó autó vezetője 98 m távolságban egy kamiont vesz észre. Mennyi idő telik el, amíg megelőzi, ha a kamion hossza 12 m? 2. Az ábra egyenes mentén szakaszonként egyenletes mozgást végző autó sebesség-idő grafikonját mutatja. Mekkora utat tett meg az autó a 3 s és a 6 s végéig? Mekkora az autó átlagsebessége?

4. ábra

– 12 –


EGYENES VONALÚ EGYENLETESEN VÁLTOZÓ MOZGÁS Ismétlés 1. Egy sportoló edzés közben a kijelölt táv első felét 5,2 km/h átlagsebességgel tette meg, a másik felét 6,2 km/h átlagsebességgel, mekkora volt a teljes edzésre számított átlagsebessége?

1. kísérlet - A négyzetes úttörvény igazolása a Galileiféle lejtővel Eszközök: Galilei-féle lejtő, kis golyók és mérőszalag stopper

A kísérlet leírása:

5. ábra

Fizikatörténeti szempontból is jelentős kísérlet a Galilei-féle lejtő. A lejtőn egy időben indítunk négy golyót. Az ütközőket, amelyek megállítják a golyókat, szabadon állíthatjuk, minden egyes ütközésnél egy koppanást hallunk.

Feladatok: 1. Hogyan állítsuk be az ütközőket, ha azt szeretnénk, hogy mindegyik golyó azonos időközök elteltével koppanjon az ütközőn?

2. Milyen törvényt igazol a kísérlet?

– 13 –


2. kísérlet - A Galilei-lejtőn mozgó test gyorsulásának mérése Eszközök: Galilei-féle lejtő, kis golyók és mérőszalag, stopper.

A kísérlet leírása: Az előző kísérlettel igazoltuk a négyzetes úttörvényt, most a segítségével határozzuk meg a legördülő golyó gyorsulását! Olvassuk le a koppanások közötti útszakasz hosszát, és mérjük meg a koppanások időközét!

Galileo Galilei (1564-1642) 6. ábra

1. Töltsd ki a táblázatot! út (m) s

idő (s) t

[ ]

1. Számítsd ki a golyó gyorsulását, és add meg a mérés hibáját!

Feladatok: 1. Az országúton 90 km/h sebességgel közlekedő autó vezetője 140 m-re lévő útakadályt vesz észre. El tudja-e kerülni az ütközést, ha reakcióideje 1 s, és a megálláshoz szükséges idő 8 s ? 2. A grafikon egy biciklis sebesség-idő függvényét ábrázolja. Mekkora volt a biciklis gyorsulása és lassulása, valamint mekkora utat tett meg?

7. ábra

– 14 –


HAJÍTÁSOK Ismétlés: 1. Egy 450 m/s sebességgel haladó golyó 3,5 cm-re fúródik be a furnérlemezbe. Mekkora a golyó átlagos gyorsulása?

2. Egy egyenletesen gyorsuló autó a harmadik másodpercig 27 m utat tett meg. Mennyi utat fog megtenni az ötödik másodperc végére?

1. kísérlet – Szabadesés kísérleti vizsgálata Eszközök: Azonos méretű, különböző tömegű golyók.

A kísérlet leírása: Azonos magasságból egyszerre ejtsünk le azonos méretű és különböző tömegű golyókat!

Feladatok: 1. Mit figyeltetek meg? Melyik golyó ér földet hamarabb?

2. Próbáld meg megmagyarázni a megfigyelést!

– 15 –


2. kísérlet – A nehézségi gyorsulás mérése Eszközök: Ejtőgép időmérővel és mérőszalag.

A kísérlet leírása: Az ejtőgép segítségével pontosan megmérhetjük a szabadon eső test esésének időtartamát. A mérőszalaggal pedig lemérjük az ejtés magasságát, majd az adatokat táblázatba gyűjtjük.

Feladatok:

8. ábra

1. A mért adatokat foglald táblázatba, és

alapján határozd

meg a „g” értékét! s (m)

t (s)

g (m/s2)

2. Számítsd ki a nehézségi gyorsulás értékét, és add meg a mérés hibáját!

Feladatok: 1. Mennyi idő alatt esik le egy vízcsepp a 3,5 m magas ereszről? ( )

– 16 –


2. Milyen magasról esett le az a test, amelyik 12 m/s sebességgel érte el a talajt? ( )

3. kísérlet – Ejtő zsinór készítése Eszközök: Zsinór, gombok és mérőszalag.

A kísérlet leírása: Először készítsünk olyan zsinórt, amelyen a gombok azonos távolságra vannak egymástól, ezt engedjük el, és figyeljük meg, hogy a gombok koppanása milyen ütemben követi egymást! Készítsünk olyan zsinórt, amelyen leejtése közben a koppanások egyenletesen követik egymást!

9. ábra

Feladatok: 1. Hogyan kell elhelyezni a gombokat, hogy a koppanások egyenletesen kövessék egymást? (Segít a korábban tanult négyzetes úttörvény.)

2. A megadott eszközök segítségével állíts össze egy ejtő zsinórt! 3. Készíts rajzot az ejtő zsinórodról!

– 17 –


LENDÜLET MEGMARADÁS Ismétlés Párosítsd össze! Nehéz vagyok, de nem súlyos.

Lendület

Magától semmi sem mozog.

Tömeg Newton I. törvénye

Ha nagy vagyok, nem könnyű megállítani!

Egyenletesen változó mozgás

Nem szeretem a változásokat.

Egyenletes mozgás

Ha lassulok, még akkor is gyorsulok.

1. kísérlet - Szétlövések és ütközések vizsgálata légpárnás sínen mozgó kiskocsikkal Eszközök: Légpárnás sín kiskocsikkal, rugóval, fénykapukkal és számlálóval.

A kísérlet leírása: A légpárnás sínen mozgó kiskocsikat többféle tömeg arányban egy rugó segítségével szétlőjük. Másodszor szintén különböző tömegarányban rugalmasan és rugalmatlanul ütköztetjük.

10. ábra

Feladatok: 1. A sebességeket és a tömegeket foglaljuk táblázatba, majd számítsuk ki a lendületet! tömeg (kg)

sebesség (m/s)

lendület (kg m/s)

lendület (kg m/s)

– 18 –

tömeg (kg)

sebesség (m/s)


2. Mit figyelhetünk meg a lendületről?

II. Ütközések vizsgálata 1. A táblázatba az ütközés előtti és utáni lendületeket írjuk be!

I. test ütközés előtt

II. test ütközés előtt

Összesen ütközés előtt

Összesen ütközés után

I. test ütközés után

II. test ütközés után

2. Mit figyelhetünk meg?

3. Fogalmazd meg a lendület megmaradás törvényét!

4. Sorolj fel gyakorlati példákat, ahol a lendület megmaradás megfigyelhető!

– 19 –


Feladatok: 1. Egy 350 kg össztömegű csónakban 80 kg tömegű vadász ül. Mekkora sebességgel indul el hátrafelé a csónak, ha a vadász vízszintesen 650 m/s sebességgel 12 g tömegű lövedéket lő ki?

2. Egy 80 kg össztömegű 1,8 km/h sebességgel guruló zsámolyból mekkora sebességgel és milyen irányba kell kidobni egy 10 kg tömegű labdát, hogy a zsámoly megálljon?

2. kísérlet - Játékos kísérletek a lendület megmaradás törvényére Eszközök: Tanulócsoportonként két görkorcsolya, egy guruló zsámoly vagy gurulós szék, két medicin labda.

A kísérlet leírása: A diákok a kiadott eszközök segítségével projekt munkában önállóan mutatnak be olyan kísérleteket, amelyekben a lendület megmaradás megfigyelhető.

Feladatok: 1. Egyszerű ábrák és értelmező szöveg segítségével írjátok le a kísérleteket!

– 20 –


NEWTON II. TÖRVÉNYE Ismétlés 1. Írd a táblázatba a megfelelő betűjelet! 1

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

2

3

4

5

6

7

Newton I. törvénye A lendület Lendület megmaradás törvénye Inercia rendszer Gyorsulás Elmozdulás Tömeg

A. A test kezdő- és végpontja közötti távolság. B. A tehetetlenség mértéke. C. Vannak olyan rendszerek, amelyekben minden test nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez mindaddig, míg környezete mozgásállapotát meg nem változtatja. D. A test tömegének és sebességének szorzata. E. Olyan rendszerek, amelyekben érvényes a tehetetlenség törvénye. F. Időegység alatti sebesség változás. G. Zárt rendszerben a lendületek előjeles összege állandó.

1. kísérlet – Mérőkísérlet Newton II. törvényére Eszközök: Légpárnás sínen mozgó kiskocsik, hozzá tartozó csigával, súllyal és rugós erőmérővel.

A kísérlet leírása: A légpárnás sínen mozgó kiskocsira könnyű fonalat erősítünk, majd a kötelet egy csigán átvetve, egy rugós erőmérő közbeiktatásával súlyt he– 21 –

11. ábra


lyezünk rá. Lemérjük a kocsi tömegét, és a súly tömegéhez hozzáadjuk a rugós erőmérő tömegét. A számláló bekapcsolásával a mágneszár kiold, és a kocsi elindul. Fénykapuk segítségével meghatározhatjuk a kocsik gyorsulását. (Tudunk időt és sebességet mérni.) Közben leolvassuk a rugóserőmérőt. A kísérletet különböző tömegű kocsikkal végezzük el, majd a mért adatokat táblázatba foglaljuk.

Feladatok: 1. Végezd el a kísérletet, és az adatokat gyűjtsd táblázatba! tömeg (kg)

gyorsulás (m/s2)

erő (N)

2. Egészítsd ki a táblázatot! 3. Mit mondhatunk el a test tömegének és gyorsulásának szorzatáról és a mért értékéről?

2. kísérlet – Lendületváltozás és az erőhatás időtartama Eszközök: Fém pohár, gyufásdoboz, vékony pálca vagy vonalzó

A kísérlet leírása: Fém pohárba kevés vizet töltünk és egy gyufás dobozra tesszük. A fém pálcával lassan hozzáérünk a gyufás dobozhoz, és az egészet óvatosan odébb toljuk. Ha az előbbi műveletet nem lassan hajtjuk végre, hanem egy gyors határozott mozdulattal, akkor a doboz kicsúszik, míg a pohár egy helyben marad.

– 22 –


Feladatok: 1. Végezd el a kísérletet! 2. Mi lehet a jelenség magyarázata?

3. Milyen kapcsolat lehet a lendületváltozás, az erőhatás időtartama és az erő nagysága között?

Feladatok: 1. Miért érdemes testnevelés órán a súlylökés osztályzásánál, hoszszú úton gyorsítani a golyót? 2. Egy autósújságban a következőt olvashatjuk: Egy 1,6 t tömegű autó 0 km/h-ról 100 km/h sebességre 9,2 s alatt gyorsul fel, átlagosan mekkora erő gyorsítja az autót? 3. Egyenes vonalú mozgást végző test lendülete egy adott pillanatban 50 kg m/s , 3 s múlva 110 kg m/s. Mekkora erő gyorsította a testet?

– 23 –


RUGALMAS ALAKVÁLTOZÁS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Egy 75 kg össztömegű biciklis 0,8 m/s2 gyorsulással mozog 80 N gyorsító erő hatására, mekkora menet ellenállási erő hat a biciklisre?

2. A talaj és az ereszcsatorna távolsága 12 m, hány vízcsepp lehet maximálisan a levegőben, ha a cseppek 0,8 s-ként követik egymást? ( )

1. kísérlet – Rugalmas alakváltozás kísérleti vizsgálata Eszközök: rugó állványra akasztva, mérőszalag, súlysorozat

A kísérlet leírása: A rugót különböző súlyokkal terheljük, és megmérjük a súlyokhoz tartozó megnyúlást. Az adatokat táblázatba gyűjtjük, és a mérést más rugókkal is megismételjük.

Megjegyzés: 

12. ábra

A rugót ne terheljük túl, saját hosszának az ötszörösénél ne nyújtsuk meg jobban!

– 24 –


Feladatok: 1. Készíts ábrát a mérésről!

2. Terheld a rugót súlyokkal, és az adatokat gyűjtsd táblázatba! Fg (N)

∆l (cm)

Fg (N)

∆l (cm)

Fg (N)

3. Ábrázold a húzóerőt a megnyúlás függvényében!

– 25 –

∆l (cm)


4. Milyen következtetéseket vonhatsz le a grafikonról?

5. Számold ki a rugók rugóállandóját mérési hibával!

Feladatok: 1. Egy 25 N/m rugóállandójú rugót függőlegesen felakasztunk, majd 400 g tömegű testtel terheljük. Mekkora erőt kell kifejtenünk, hogy a rugó megnyúlását a duplájára növeljük? ) 2. Egy 40 N/m direkciós erejű rugót félbevágunk. Hogyan változik meg a rugóállandója? 3. Teherautó terheletlen tömege 2,3 t, 1,2 t rakománnyal megpakolva a rugói (4 db.) 8 cm-t süllyednek, mekkora a rugók rugóállandója? )

– 26 –


SÚRLÓDÁSI ERŐK KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés 1. Írj legalább három példát a lendület megmaradás törvényére!

2. Írd le Newton III. törvényét!

3. Ismertesd a gyorsulás fogalmát!

4. Ki fogalmazta meg először a relativitási elvet?

5. Mit értünk egy erő hatásvonala alatt?

1. kísérlet - Tapadási és súrlódási erők vizsgálata Eszközök: Rugóserőmérő, kampóval ellátott fahasáb ráhelyezhető súlyokkal, különböző felületek (pl.: papír, gumi, szövet).

A kísérlet leírása: A rugós erőmérővel megmérjük a hasáb 13. ábra tömegét, majd a felületek valamelyikére fektetjük. Az erőmérővel vízszintes irányban húzzuk a hasábot, és leolvassuk az erő értékét. A hasábot elforgatva és különböző sú– 27 –


lyokkal terhelve ismételd meg a mérést mindegyik felületen! A tapadási erőnél a hasáb megmozdulása előtti maximális erőt jegyezd le, míg a súrlódási erőnél az egyenletes sebesség fenntartásához szükséges erőt!

Feladatok: 1. Ábra segítségével mutasd be, hogy milyen erők hatnak a hasábra?

2. A hasáb elforgatásával vizsgáld meg, hogy függ-e a tapadási és a súrlódási erő a test felszínétől! (A tapasztalataidat írd le!)

3. Helyezz a hasábra súlyokat, és vizsgáld meg, miként változtatják meg a tapadási és súrlódási erőket? (A tapasztalataidat írd le!)

4. Hasonlítsd össze a súrlódási és a tapadási erőt! (A tapasztalataidat írd le!)

5. A hasáb alatti anyagot cseréld ki, és végezz így is vizsgálatokat! (A tapasztalataidat írd le!)

6. Összegezd a kísérlet eredményeit! Milyen tényezőktől függ, és miktől nem a súrlódási és tapadási erő nagysága?

– 28 –


2. kísérlet – Súrlódási és tapadási együttható mérése Eszközök: Rugóserőmérő, kampóval ellátott fahasáb ráhelyezhető súlyokkal, különböző felületek (pl.: papír, gumi, szövet).

A kísérlet leírása: A rugós erőmérővel megmérjük a hasáb tömegét, majd a felületek valamelyikére 14. ábra fektetjük. Az erőmérővel vízszintes irányban húzzuk a hasábot és feljegyezzük az erő értékét. A mérést különböző súlyokkal megismételjük.

Feladatok: 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével végezd el a mérést, és készíts vázlatos ábrákat!

2. A mért értékekből számítsd ki a tapadási és a súrlódási együttható nagyságát!

Feladatok: 1. Egy gépkocsi 54 km/h sebesség mellett 8 m-es fékút megtétele után áll meg. Mekkora a kerekek és a talaj közötti tapadási együttható? ) 2. Gyűjtsünk olyan példákat, amelyekben a tapadási erő hasznos!

– 29 –


KÉNYSZERERŐK MÉRÉSE MOZGÓ LIFTBEN Ismétlés 1. Ismertesd Newton első törvényét!

2. Milyen alapvető fizikai mennyiségekre vezethető vissza az erő mértékegysége?

3. Ábra segítségével mutasd meg, hogy a tisztán gördülő kerék miért tapad a talajhoz?

4. Egyenletes körmozgásnál változik-e a kerületi sebesség?

5. Milyen következményei vannak a kerületi sebesség változásnak?

1. kísérlet – Kényszererő mérése mozgó liftben Eszközök: A kísérletet külső helyszínen végezzük, egy liftes házban vagy az Árkád bevásárló központban. Az egyedüli eszközigény egy hordozható nem digitális fürdőszobamérleg.

15. ábra

– 30 –


A kísérlet leírása: Minden diák megméri a tömegét, mielőtt beszállna a liftbe. A liftbe belépve ráállunk a mérlegre, és a lift felfelé történő elindulása után lejegyezzük a mérleg által mutatott legnagyobb értéket. A mérést süllyedő liftben is megismételjük, csak itt éppen a legkisebb értéket jegyezzük le.

Megjegyzés: 

A liftben a mérlegen nyugalomban álljunk, és a kezünkkel ne nehezedjünk másra!

Feladatok: 1. Végezd el a mérést emelkedő és süllyedő liftben egyaránt, és jegyezd le az adatokat!

2. A mért adatok segítségével számítsd ki a liftben emelkedéskor és süllyedéskor fellépő maximális kényszererőt!

3. Készíts ábrát a mérésről!

– 31 –


4. A rendelkezésre álló adatok segítségével számítsd ki a lift maximális gyorsulását mindkét irányban!

5. Összegezd a tapasztalataidat!

Feladatok: 1. Egy 220 kg össztömegű motoros 54 km/h sebességgel 34 m sugarú körív mentén kanyarodik. Mekkora tapadási erő tarja a pályáján? Meghatározható-e a tapadási együttható értéke a feladat adataiból? (Válaszodat indokold!)

– 32 –


CSILLAGÁSZAT Ismétlés 1. Kinek a nevéhez fűződik a heliocentrikus világkép?

2. Mitől lesz egy körmozgás egyenletes?

3. Sorold fel a bolygókat a Naptól kifelé haladva

4. Mennyi a Hold tengelykörüli, és Földkörüli keringési ideje?

5. Hány holdja van a Marsnak?

6. Mik azok a kisbolygók?

7. Mik azok a meteorok?

– 33 –


1. kísérlet – Holdkráterek vizsgálata csillagászati távcsővel Eszközök: Csillagászati távcső, nappali megfigyelés esetén szűrő vagy kormozott üveg.

A kísérlet leírása: A Hold nemcsak éjszaka van fent az égen, hanem sokszor nappal is, ezért megfigyeléséhez nem feltétlenül kell megvárni a sötétedést. A kráterei világosban is megfigyelhetőek, bár nem oly látványosak. Ha a Hold állása és az időjárás is alkalmas normál tanítási órán is elvégezhető a csillagászati megfigyelés.

16. ábra

Megjegyzés 

Ha a Nap fent van az égen, használjunk uv. szűrőt, hogy a szemünk ne károsodjon!

Feladatok: 1. A távcsővel keressük meg az égen a Holdat. 2. Vizsgáljuk meg a Hold krátereit! 3. Miért látunk több krátert a Hold felszínén, mint a Földön?

4. Milyen földtörténeti jelentősége volt a meteor becsapódásoknak?

– 34 –


2. kísérlet – Szerepjáték a Naprendszer modellezésére Eszközök: Kréta, gombolyagba tekert spárga, digitális fényképezőgép.

A kísérlet leírása: Az iskola udvarán, kijelöljük a Nap helyét, majd a spárga segítségével megrajzoljuk (nem méretarányosan) a bolygók ellipszis pályáját. Nap és a Bolygók szerepére kijelölünk egy-egy gyereket, majd a helyükre állítjuk őket. Megadott jelre mindenki elkezd mozogni, ügyelve arra, hogy a külső bolygók periódus ideje nagyobb legyen, mint a belsőké. Felűről például az iskola második emeletéről az egészet videóra vesszük. Ha a mozgást a gyerekek elsajátították, a bolygók Holdjait is elhelyezzük a rendszerben. A holdakat megjelenítő diákok a körbefutják a bolygókat, miközben azok megkerülik a napot. erről is videofelvételt készítünk, amit később a teremben kielemezünk.

17. ábra

Megjegyzés 

Ha a gyerekek készítenek valamilyen jelmezt, amivel jellemzik a bolygók mozgását akkor az egész játék még látványosabbá tehető.

Feladatok: 1. Jelöld ki a Nap helyét és a bolygók pályáját az udvaron. 2. Először csak a bolygókkal tökéletesítsétek a mozgást! 3. A Naprendszert egészítsétek ki a holdakkal! 4. Elemezd ki a videofelvételt, és írd le a tapasztalataidat! – 35 –


Feladatok: 1. Egy műhold az egyenlítő felett körpályán haladva 6 óra alatt érkezik ugyanazon pont fölé. Mekkora a keringési ideje, ha a Föld forgásával megegyező irányba illetve, ha azzal ellentétesen kering? 2. Az előzőfeladatbeli első illetve második műhold milyen messze kering a Föld felszínétől? (A gravitációs állandó a Föld tömege

és a sugara

– 36 –

; )


FORGATÓNYOMATÉK Ismétlés 1. Ismertesd a szögsebesség fogalmát!

2. Mitől függ a tapadási súrlódási erő?

3. Hol és mikor élt Newton?

4. Írd le a dinamika alapegyenletét!

5. Mit értünk az erő hatásvonala alatt?

1. kísérlet – Merev test egyensúlyának vizsgálata Eszközök: Bunsen-állvány dióval, a dióba illeszkedő hegyes szög, középen a szögre akasztható kétoldalt szimmetrikusan kilyukasztott fém lap és különböző tömegű súlyok.

A kísérlet leírása: A képen látható fém lapot középen akaszszuk az állványra, majd mindkét végére helyezzünk el súlyokat úgy, hogy a fém lap egyensúlyban maradjon!

– 37 –

18. ábra


Feladatok: 1. Készíts vázlatos rajzot a kísérletről!

2. Helyezz különböző súlyokat a lap két-két oldalára úgy, hogy az egyensúlyban maradjon! Végül jegyezd fel a táblázatba a súlyok nagyságát és a forgásponttól mért távolságukat!

k1 (cm)

Fg1 (N)

M1=F1 k1 (N cm)

M2=F2 k2 (N cm)

k2 (cm)

Fg2 (N)

3. Töltsd ki a táblázat két középső oszlopát! Milyen tapasztalatokat szűrhetünk le?

2. kísérlet – Mozgó és álló csigák kísérleti vizsgálata Eszközök: Mozgó és álló csigák, fonál, Bunsen-állvány, súly és rugóserőmérő.

A kísérlet leírása: Akasszuk fel az állócsigát a Bunsen-állványra! Fűzzük át rajta a kötelet, és az egyik végére akasszuk a súlyt, a másikra az erőmérőt! A második esetben iktassuk be alulra a mozgócsigát, és a súlyt ahhoz rögzítsük! Vizsgáljuk meg így is a kötélben ébredő erőt!

– 38 –


19. ábra

20. ábra

Feladatok: 1. Állítsd össze az állócsigás kísérleti elrendezést, és készíts vázlatos rajzot!

2. Mérd meg a kis tömeg súlyát, majd a zsinórt az állócsigán átfűzve vizsgáld meg! Miként változtatja meg az állócsiga a súly felemeléséhez szükséges erőt!

3. Akaszd le a súlyt, és a zsinórba fűzd bele a mozgócsigát, majd arra akaszd vissza az előbbi testet, és mérd meg a felemeléséhez szükséges erőt!

4. Összegezd a tapasztalataidat!

– 39 –


5. Milyen esetekben használnál álló, illetve mozgó csigát?

Feladatok: 1. Egy 20 m hosszú híd a két végén van alátámasztva. Az egyik szélétől 6 m-re 180 kg össztömegű motoros áll. Mekkora erővel nyomja a motor a híd pilléreit? (A motoros méretei a hídhoz képes elhanyagolhatóak.) ) 2. Testnevelés órán 7 m hosszú 40 kg tömegű padot cipel két diák, az egyik a szélénél fogja, míg a másik a szélétől 1,2 m-re. Mekkora erőt fejtik az egyik és a másik tanuló? ) 3. Hol van a tömegközéppontja a 80 cm hosszú aszimmetrikus súlyzónak, ha az egyik végén 25 kg, a másik végén 32 kg tömegű súlyok vannak?

– 40 –


NYOMÁS Ismétlés Fejezd be a definíciókat! 1. A kényszererők azok az erők, amelyek a testeket ....................... ............................................................................................ 2. Az erőkar az erő hatásvonala .................................................. 3. Zárt rendszerben a lendületek ................................................. 4. A test súlya az az erő, ami az ................................................. ............................................................................................ 5. Az egyszerű gépek azok az eszközök ....................................... ............................................................................................ ............................................................................................ 6. A merev test egyensúlyának feltétele, hogy a rá ható erők és ............................................................................................

1. kísérlet – Kísérletek a nyomás bevezetésére Eszközök: Tanulócsoportonként egy réz, vagy vas hasáb, rugós erőmérő, mérőszalag és homok tálcán szétterítve.

A kísérlet leírása: A tálcán lévő homokot egyengessük el, majd óvatosan, anélkül, hogy lenyomnánk vagy ráejtenénk, tegyük a hasábot a homokra!

21. ábra

A kísérletet ismételjük meg a hasáb mindhárom oldalával! Ezután mérjük a hasáb egyes oldalainak terület, és a hasáb tömegét, majd számítsuk ki az egyes oldalakhoz tartozó nyomást! – 41 –


Feladatok: 1. Tedd a hasábot különböző oldalaival a homokba, és jegyezd fel a tapasztalataidat!

2. A területek és a hasáb súlyának méréséből számítsd ki az egyes oldalakhoz tartozó nyomásokat!

3. Számításaidat vesd össze a hasáb homokban hagyott mintázatával!

2. kísérlet – A talpunkat érő nyomás mérése Eszközök: Fürdőszoba mérleg, négyzetrácsos papír, vonalzó.

A kísérlet leírása: A fürdőszoba mérlegen mindenki mérje meg a tömegét! Négyzetrácsos papíron rajzoljuk körbe a talpunkat. (A zoknit nem fontos levenni.) A kezünk területének méréséhez hasonlóan az alsó és felső becslés átlagából határozzuk meg a keresett területet! Számoljuk össze azokat a négyzeteket, amelyek teljes egészében benne vannak a lábunk körvonalában, majd adjuk hozzá azokat is, amelyek egy kicsit is érintik azt! A kettő átlaga adja meg a lábunk területét. Feltételezve, hogy mindkét lábunk mérete azonos, elég csak az egyik területét megmérni. A kapott adatokból a lábunkra nehezedő nyomás kiszámítható.

Feladatok: 1. Mérd meg a tömegedet, és számítsd ki a súlyodat!

– 42 –


2. Az alsó és felső becslés segítségével mérd meg a lábad területét!

3. A mért adatok segítségével számítsd ki a talpadra nehezedő nyomást!

4. Hányszorosára nőne ez a nyomás, ha egy 4 mm2 területű szög hegyébe lépnél?

Feladatok: 1. Egy farakás tömege 1,25 t, alapjának területe 3,5 m2. Mekkora nyomás nehezedik a farakás révén a talajra? ) 2. Egy falra szerelt polc maximálisan 450 N erővel terhelhető. Egy kötetbe tartozó azonos méretű könyveket szeretnénk a polcra rakni. Egy könyvet a 2 dm2 –es lapjára fektetve, alatta 15000 Pa nyomást mérünk. Hány könyvet rakhatunk a polcra? ) 3. Télen a mély hóra lépve lábunk akár combközépig is bele süppedhet. Ezért az erdőkerülők speciális hótalpakat vagy sílécet vesznek fel. Becsüld meg hányszorosa legyen a hótalp területe a talpad területének, ha 20 cm helyett csak 5 cm-rel szeretnél belesüppedni! (A hó az összenyomódás négyzetével arányos erőt fejt ki.)

– 43 –


FOLYADÉKOK NYOMÁSA Ismétlés Párosítsd össze! Nyomás

Nagy tömeg kis helyen, ettől hízom én.

Sűrűség

Newton vagyok a négyzetméteren.

Egyszerű gép

Kapok és adok, így igazságos.

Newton III. törvénye

Ha valami nehéz. én segítek.

Rugalmas alakváltozás

Ha kipihenem magam, újból a régi vagyok.

1. kísérlet – Folyadékok nyomásának mérése Eszközök: Víz és alkohol, mérőszalag, filctoll, kísérleti eszköz a folyadékok nyomásának mérésére, főző pohár.

A kísérlet leírása: Folyadékok nyomásának mérésére olyan kísérleti eszközt használunk, amely egy adott folyadéknyomás esetén kinyílik, és folyadék kifolyik. Az eszközhöz különböző alakú edé22. ábra nyek csatlakoztathatóak. Először megvizsgáljuk, hogy az edények alakjától miként függ a nyomás. A tollal bejelöljük mindegyik edénynél a kifolyási magasságot, majd a végén összehasonlítjuk. Másodszor alkoholt töltünk bele, és megmérjük, hogy milyen magasságban folyik ki.

Megjegyzés: 

Vigyázat, az alkohol rendkívül gyúlékony!

Feladatok: 1. Különböző alakú edények mindegyikénél mérd meg, hogy milyen magasságban folyik ki a víz, és jegyezd fel az adatokat!

– 44 –


2. A mérés alapján függ-e a hidrosztatikai nyomás a folyadék alakjától?

3. Végezz el egy mérést alkohollal is, és hasonlítsd össze a kapott értékeket!

4. Az alkohol és víz sűrűségének aránya hogyan viszonyul a kiömlési magasságok arányához?

5. Az előző arány alapján miként függ a folyadék nyomása a sűrűségétől?

6. Összegezd a tapasztalatokat!

2. kísérlet – Kísérlet a Pascal-törvény igazolására Eszközök: Állvány, légpuska lövedékekkel, hungarocell lap, szigetelőszalag egy kifújt, üres, és egy kifújt, vízzel töltött tojás!

23. ábra

– 45 –


A kísérlet leírása: Először az üres tojást tesszük az állványra, majd a tojás mögötti falnak támasztjuk a hungarocell lapot. A puskával átlövünk az üres tojáson, és megvizsgáljuk, mi történik. Végül a kísérletet a vízzel töltött tojással is megismételjük, és feljegyezzük a tapasztalatokat.

Megjegyzés: 

A kísérletet veszélyes, ezért csak tanár végezheti el!

Feladatok: 1. Figyeld meg, és jegyezd fel, mi történik az üres tojással!

2. Figyeld meg, és jegyezd fel, mi történik a vízzel teli tojással!

3. Milyen következtetéseket tudsz levonni a megfigyelésedből?

Feladatok: 1. Mekkora többletnyomás nehezedik a búvárra, ha 25 m mélyre merül egy tóban? ) 2. Árvízi védekezés céljából 4 m magas és 10 m hosszú támfalat emelnek. Átlagosan mekkora erőt kell kibírnia a falnak, hogy a legmagasabb vízállásnak is ellenálljon? )

– 46 –


FOLYADÉKOK MOLEKULÁI KÖZÖTT FELLÉPŐ ERŐK Ismétlés 1. Sorolj fel legalább három folyadékot, és írd le a vegyjelüket!

2. Milyen elemi részecskékből épülnek fel az atomok?

3. Hogyan helyezkednek el a szilárd, kristályos anyag részecskéik?

4. Hogyan helyezkednek el, és mit csinálnak a folyadék részecskéi?

5. Mit csinálnak a gáz részecskék?

1. kísérlet – Adhéziós és kohéziós erők megfigyelése Eszközök: Pohár víz, óraüveg, kockacukor, fagygyú vagy bármilyen impregnáló szer, két darab madártoll, tanulócsoportonként. A tanári asztalon kapilláris csövek, víz és higany.

A kísérlet leírása: A tanár egy nagyon vékony úgynevezett kapilláris csőbe vizet és higanyt tölt, a két folyadék nem várt magasságba emelkedik, illetve süllyed a csö24. ábra

– 47 –


vekben. Töltsünk az óraüvegbe kevés vizet, és érintsük bele a kockacukor sarkát, majd várjunk körülbelül egy percig! Az egyik madártollat kenjük be faggyúval, és a két madártollat egyszerre mártsuk vízbe, majd vegyük ki!

Megjegyzés: 

A higany veszélyes és mérgező, ezért csak a tanár kísérletezhet vele!

Feladatok: 1. Figyeld meg a tanári kísérletet, készíts ábrát, és jegyezd fel a tapasztalataidat!

2. Mi lehet a magyarázata a látottaknak?

3. Végezd el a kísérletet a kockacukorral, és jegyezd fel a tapasztalataidat!

4. Vesd össze a látottakat, és magyarázd meg a tanári kísérlet alapján!

5. A leírásnak megfelelően merítsd bele a tollakat a vízbe, és írd le, mit tapasztalsz!

6. Miért kenik be a vízi madarak a tollukat faggyúval?

– 48 –


2. kísérlet – Féligáteresztő hártya kísérleti vizsgálata Eszközök: Főzőpohár, víz, só, üvegcső, egyik végén tisztított állati béllel lezárva, desztillált víz, Bunsen-állvány dióval és kémcsőfogó.

A kísérlet leírása: A főzőpohárba öntsünk vizet és sózzuk meg (igyekezzünk telített oldatot készíteni)! A Bunsen-állványra szerelve helyezzük a vízbe a béllel lezárt üvegcsövet, majd töltsünk bele desztillált vizet úgy, hogy pontosan olyan magas legyen a vízoszlop, mint a kinti vízszint! Tíz percenként figyeljük meg a folyadékoszlop magasságának változását!

Feladatok: 1. A rendelkezésre álló eszközök segítségével végezd el a kísérletet! 2. Tíz percenként nézd meg, és jegyezd fel, hogy mit tapasztalsz!

3. Mi lehet a jelenség oka?

4. Írj le egy természeti jelenséget, ahol ugyanez megfigyelhető!

Feladatok: 1. Egy 5 cm magas pohár felébe vizet töltünk, majd a másik felére óvatosan alkoholt rétegezünk úgy, hogy a két folyadék ne keveredjen össze. Mekkora a hidrosztatikai nyomás a pohár alján? (ρvíz=1 kg/dm3 ; ρalk.=0,75 kg/dm3 ; ) 2. A tengeralattjáró egy 4 dm2- es darabja maximálisan 80 kN erőt bír elviselni, milyen mélyre merülhet a víz alá, ha a tenger sűrűsége ρ=1,02 kg/dm3 ; ?

– 49 –


GÁZOK NYOMÁSA Ismétlés 1. Függ-e folyadékok nyomása az edény alakjától?

2. Nagy valószínűséggel a Mars felszínén régen volt folyékony víz. Képzeletben ebbe a vízbe ugyanolyan mélyre lemerülve, mint a Földön, hol tapasztalnánk nagyobb nyomást?

3. Korcsolyán vagy sílécen állva fejtünk ki nagyobb nyomást a talajra? (A válaszodat indokold!)

4. Sorolj fel három gyakorlati példát a közlekedő edényekre!

5. Az élővilágban hol figyelhetjük meg a kapilláris jelenséget?

1. kísérlet – A légnyomás megfigyelése egyszerű hétköznapi tárgyainkon keresztül Eszközök: Kancsó víz, magas peremű tálca, pohár, plasztik kártya, a kupakján kis lyukakkal ellátott befőttesüveg, injekciós fecskendő és pipetta.

25. ábra

– 50 –


A kísérlet leírása: Figyeljük meg, hogy a fecskendő és a pipetta hogyan szívja fel a vizet! Töltsünk a befőttesüvegbe vizet, majd zárjuk le a kupakját, és állítsuk fejre! A poharat színültig töltsük meg vízzel, helyezzük rá a plasztik kártyát, majd állítsuk fejre, és engedjük el a kártyát!

Megjegyzések: 

A kísérleteket mindig a tálca fölött végezzük, nehogy minden csupa víz legyen!

Feladatok: 1. Figyeld meg az injekciós fecskendőt és a pipettát, hogyan szívja fel a vizet, és magyarázd meg a jelenséget!

26. ábra

2. A lezárt, lyukas fedelű befőttes üvegből nem folyik ki a víz, ha fejre állítjuk. Végezd el a kísérletet, és magyarázd meg a jelenséget!

3. A vízzel teli poharat plasztik kártyával letakarjuk, majd fejre állítjuk, és elengedjük a kártyát. Írd le, hogy mit tapasztalsz?

4. Magyarázd meg az előbbi kísérletet!

5. Menjetek ki az udvarra, és rendezzetek versenyt, hogy ki tud messzebbre lőni az injekciós fecskendővel! – 51 –


2. kísérlet – A légnyomás ereje Eszközök: Falból kiálló kampó, vákuumszivattyú, vákuumzsír, Magdeburgi félgömbök.

A kísérlet leírása: A félgömböket összeillesztjük, majd a levegőt kiszivattyúzzuk, az összeillesztést megszüntetjük, majd a gömböt a kampóra akasztjuk. Minden gyerek rácsimpaszkodhat a gömbökre, és az megtartja a súlyukat.

27. ábra

Megjegyzések:  

A vákuum megtartása miatt használjunk vákuumzsírt. Körülbelül egy percenként a vákuumszivattyúval szívjuk ki a levegőt a gömbökből, hogy a kis nyomás ne tűnjön el!

Feladatok: 1. Figyeld meg a kísérletet és készíts ábrát!

– 52 –


2. Kapaszkodj rá magad is a gömbökre! 3. Magyarázd meg a jelenséget!

Feladatok: 1. Maximálisan mekkora súlyt tud megtartani egy 8 cm átmérőjű tapadókorong, ha a külső légnyomás 100 kPa? ) 2. A hőkezelt befőttesüvegeket a nyomáskülönbség miatt nehéz kinyitni. Becsüld meg, hogy mekkora a nyomás abban az 5 cm átmérőjű üvegben, amelynek a kinyitásához 82 N erőt kell kifejteni, ha a külső légnyomás 100 kPa!

– 53 –


LÉGNYOMÁS MÉRÉSE Ismétlés Fejezd be a mondatokat! 1. A folyadékok nyomása minden irányba .................................... ............................................................................................ 2. A folyadékok nyomása nem függ az edény alakjától csak ............ ............................................................................................ 3. Egy kölcsönhatásban az erők párosával ..................................... ............................................................................................ ............................................................................................ 4. A körmozgás dinamikai feltétele, hogy a testre ható erők eredője ............................................................................................ 5. Az erőkar az erő hatásvonala ...................................................

1. kísérlet – A légnyomás magasságfüggésének mérése Eszközök: Mérőszalag és digitális légnyomásmérő műszer

A kísérlet leírása: A digitális nyomásmérő műszerrel megmérjük az iskola minden szintjén a légnyomás értékét. A pincében vagy a földszinten kezdünk mérni, majd szintenként haladunk felfelé, és közben a mérőszalag segítségével lemérjük az egyes szintek magasságkülönbségét.

Megjegyzések: 



Szélcsend esetén a kísérletet nyitott ablakok mellett végezzük, de ha fúj a szél, az ablakokat csukjuk be, mert az áramlások során nyomásváltozások lépnek fel, ami meghamisítja a mérést! A nyomást érdemes mindig a födém szintjén mérni. – 54 –


Feladatok: 1. Mérd meg minden szinten a levegő nyomását, és jegyezd fel az adatokat! p (Pa)

h (m)

2. Ábrázold a nyomást a magasság függvényében!

3. Milyen következtetéseket vonhatsz le a grafikonból?

4. A grafikon segítségével becsüld meg, hogy mekkora a légnyomás 100 m és 200 m magasban!

– 55 –


2. kísérlet – Demonstrációs kísérlet a levegő nyomásának erejére Eszközök: Üvegkád vízzel töltve, Bunsen-égő, kémcsőfogó, üres fém italos doboz.

A kísérlet leírása: Az italos dobozba kevés vizet töltünk, majd a gázlángfölé helyezzük. Megvárjuk, míg a víz felforr és a gőze felmelegíti az egész dobozt, majd egy hirtelen mozdulattal a víz alá nyomjuk. A hirtelen lehűlő levegő nyomása lecsökken, és a külső légnyomás összenyomja a palackot.

28. ábra

Feladatok 1. Figyeld meg a kísérletet és jegyezd fel a tapasztalataidat!

2. Magyarázd meg a látottakat!

– 56 –


Feladatok 1. Milyen magas lenne a Torricelli kísérletben a higanyoszlop magassága, ha a Holdon végeznénk a mérést? A Földön körülbelül 76 cm, és a holdi gravitáció hatoda a földinek, a Holdnak nincs légköre. 2. Az ábrán látható búvárharangot 15 m mély vízbe merítjük. Menynyi lesz a belsejében a levegő nyomása? (Plev=100 kPa ; ρ= 1 kg/dm3 ; )

29. ábra

– 57 –


A FELHAJTÓERŐ KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Ismétlés Válaszolj a kérdésekre! 1. Mitől függ a közegellenállási erő?

2. Azonos magasságú higanynak, alkoholnak vagy víznek kisebb a nyomása?

3. Szívókúttal elvileg milyen mélyről lehetne vizet szivattyúzni?

4. Szívókúttal elvileg milyen mélyről lehetne higanyt szivattyúzni? (ρhg= 13,7 kg/dm3)

5. Sorolj fel három jelenséget, ahol a levegő nyomása megfigyelhető!

1. kísérlet – Folyadékba merülő testre ható felhajtóerő kísérleti vizsgálata Eszközök: Vízzel teli üveg kád, különböző formájú és anyagú testek kampós akasztóval, mérőhenger, rugós erőmérő.

– 58 –


A kísérlet leírása: A rugós erőmérő segítségével mérjük meg a testek súlyát a levegőben, majd a víz alá merítve, és jegyezzük fel az adatokat! A mérőhenger segítségével mérjük meg a testek térfogatát!

Megjegyzés: 

Ügyeljünk rá, hogy a vízbe merített testeken ne legyenek légbuborékok!

30. ábra

Feladatok 1. Mérd meg a testek súlyát a levegőben és a vízben, és jegyezd fel az adatokat!

2. A mérőhenger segítségével mérd meg a testek térfogatát, és jegyezd fel!

3. A súlycsökkenés és a térfogat között milyen összefüggés van, ha tudjuk, hogy a víz sűrűsége 1 kg/dm3?

2. kísérlet – A felhajtóerő és a folyadék sűrűsége Eszközök: Főzőpohár vízzel töltve, nyers tojás és só.

A kísérlet leírása: A vízzel töltött főzőpohárba tett tojások lemerülnek a víz alá. Ha a vizet sózni kezdjük, a tojás feljön a víz felszínére.

31. ábra

– 59 –


Feladatok: 1. Végezd el a kísérletet, és jegyezd le a tapasztalataidat!

2. Magyarázd meg a látott jelenséget!

3. A tengerben vagy a Balatonban könnyebb úszni? (Válaszodat indokold!)

Feladatok: 1. Egy tóban 220 kg össztömegű csónak úszik. Mennyi vizet szorít ki, és mekkora felhajtóerő hat rá? 2. Egy 5 m2 alapterületű medence közepén egy kis csónakban 3 kg tömegű vasgolyó úszik, mennyivel változik a medence vízszintje, ha a golyót kidobjuk a csónakból? (

– 60 –


ENERGIA MEGMARADÁS Ismétlés 1. Definiáld a munkát!

2. Definiáld az energiát!

3. Hogyan számíthatjuk ki a mozgási energiát?

4. Hogyan számíthatjuk ki a rugalmas energiát?

5. Hogyan számíthatjuk ki a helyzeti energiát?

1. kísérlet – Lövedék sebességének mérése ballisztikus ingával Eszközök: Légpuska lövedékekkel, homokkal töltött, a hátulján vas lappal ellátott kartondoboz két pontban felakasztva, digitális mérleg, kartonpapír, digitális fényképezőgép állvánnyal és számítógép.

A kísérlet leírása: A mérleggel megmérjük a homokkal és vaslappal ellátott kartondoboz és a lövedék tömegét, majd a kampóra akasztjuk. Állványon felállítjuk a digitális fényképezőgépet, pontosan az ingára merőlegesen. A kamerával szemben a falon elhelyezünk egy kartonpapírt, bejelöljük 32. ábra

– 61 –


rajta az inga tömegközéppontjának helyét, és ettől a ponttól 5cm-es beosztással hosszú vízszintes csíkokat húzunk. A puskával vízszintesen belelövünk az ingába. Kamerával videofelvételt készítünk, és a falon elhelyezett beosztás segítségével leolvassuk, hogy milyen magasra lendült fel az inga. A kísérletet azonos távolságból háromszor megismételjük.

Megjegyzések:  

A lövésnél igyekezzünk vízszintesen és egyenesen lőni! A kísérlet ideje alatt a diákok csak a puska mögött tartózkodhatnak!

Feladatok: 1. Figyeld meg a kísérletet, és készíts ábrát! 2. A videofelvételről olvasd le, hogy milyen magasra lendül fel a lövedék!

3. A mért adatokból számítsd ki az inga maximális helyzeti energiáját!

4. A maximális helyzeti energia ismeretében számítsd ki a lövedék kezdeti sebességét!

– 62 –


5. A lövedék és az inga ütközése rugalmatlan, ezért a lendület megmaradás törvényét felhasználva számítsd ki a lövedék sebességét, és add meg a mérés hibáját!

Feladatok: 1. Az ábra alapján egy 35 N/m rugóállandójú rugót 8 cmrel összenyomunk, majd a végére 300 g tömegű golyót helyezünk. A rugó elengedése után milyen magasra jut fel a golyó, ha a súrlódástól és a közegellenállástól eltekintünk? 33. ábra

2. Egy 20 N/m rugóállandójú rugóra 500 g tömegű testet akasztunk. Mennyivel nyújtja meg a rugót, és mennyi munkát kell végezni, hogy további 20 cm-rel növeljük a rugó hosszát?

– 63 –


TELJESÍTMÉNY Ismétlés Fejezd be a mondatokat! 1. Minden folyadékba vagy gázba merülő test ................................ ............................................................................................ 2. Folyadékok nyomása minden irányban ...................................... ............................................................................................ 3. A munka az erő és az erő irányú .............................................. 4. Zárt rendszerben az energia .................................................... 5. A nyomás a nyomóerő és a......................................................

1. kísérlet – Elektromos motor teljesítményének mérése Eszközök: Elektromos motor hozzá tartozó tápegységgel, asztal szélére erősíthető csiga, mérőszalag, súly, rugós erőmérő, stopperóra.

A kísérlet leírása: Az elektromos motor az asztal szélére szerelt csigán keresztül felhúz egy súlyt, amelynek tömegét előzetesen lemértük. Mérőszalag segítségével jeleket helyezünk el 20 centiméterenként a zsinóron. Végül a motor bekapcsolása után lemérjük, hogy mennyi ideig tart, míg az előre bejelölt szakaszokat a súly megteszi.

Megjegyzés: 

Az időt célszerű két vagy több bejelölt csík között mérni, egyfelől megkönnyíti a távolság és időmérést, másfelől a motor bekapcsolása és a test elindítása pillanatnyi teljesítményingadozást hoz létre.

Feladatok: 1. A bekapcsolt motor segítségével emeld fel a kijelölt testet, és készíts vázlatos rajzot a mérésről!

– 64 –


2. Mérd meg a rugós erőmérővel a kiadott test súlyát, és jegyezd fel!

3. Legalább háromszor mérd meg két külön hossz esetén az emeléshez szükséges időt!

4. A mérés adataiból számold ki a motor teljesítményét mérési hibával!

5. A kapott értéket vesd össze a motor névleges teljesítményével! 6. Az eltérés okai:

Feladatok: 1. Egy 1,8 t tömegű kisrepülőgép 45s alatt 85 m magasra emelkedik, legalább mekkora a motorjának a teljesítménye? ( ) 2. Egy 5 kg tömegű szánkó 10 m magas dobról csúszik le, majd a vízszintes talajon pár méter megtétele után megáll. Ha a körülményeket azonosnak tekintjük, mennyi munkát kell végeznünk, hogy a szánkót visszahúzzuk a dombra? 3. Egy kisrobogó motorjának teljesítménye állandó, 18 km/h-s sebesség mellett 8 kW. Mekkora erő mozgatja a motort, és mennyi munkát végez a robogó 3 perc alatt?

– 65 –


HATÁSFOK VIZSGÁLATA A TANULÓK MOZGÁSÁN KERESZTÜL Ismétlés 1. Fogalmazd meg a mechanikai energia megmaradásának törvényét!

2. Definiáld a teljesítmény fogalmát!

3. Milyen alapvetőbb mértékegységekre vezethető vissza az energia mértékegysége?

4. Mit értünk konzervatív erőtéren?

5. Gyűjts példákat konzervatív erőterekre!

1. kísérlet – Diákok hatásfokának és teljesítményének vizsgálata egyszerű gyakorlatokon keresztül Eszközök: Mérőszalag, fürdőszobamérleg, stopperóra, súlyzók, csoki papír.

A kísérlet leírása: Lemérjük a diákok és súlyok tömegét, valamint az iskola szintjei közötti magasság különbséget. (Ha a nyomásmérésnél mért adatokat megőriztük, használjuk fel azokat!) Az egyik diák kezébe veszi a súlyokat, és azokkal felszalad az emeletre, míg a társa vele együtt fut, és leméri a futás idejét, majd cserélnek. Minden diák legalább háromszor fusson különböző súlyokkal! – 66 –


Megjegyzés: 

A futás közben ne használjunk túl nehéz súlyokat, amik balesetveszélyesek lehetnek (fiúknál kb. 5-10 kg között lányoknál 3-6 kg között)!

Feladatok: 1. Mérd le a tested és a kiadott súlyok tömegét!

2. Mérd meg, vagy keresd ki a korábbi mérések közül a födémek közötti szintkülönbséget!

3. Fussatok fel az emeletre, és mérjétek meg a feljutáshoz szükséges időt!

4. A mért adatokból számítsd ki a mozgásod hatásfokát legalább három esetben!

5. A mért adatokból számítsd ki a teljesítményedet legalább három esetben!

6. A végzett munkát vesd össze a csoki papíron található energiaértékkel, ha a csoki energiáját csak a mozgásra fordítanánk, milyen magas lépcsőn tudnánk felmenni?

– 67 –


7. Nézz utána az interneten, hogy a bevitt táplálékot milyen hatásfokkal hasznosítjuk mozgásunk során, és módosítsd az előző becslésedet ennek alapján!

Feladatok: 1. Építkezésen a munkások 2 kg-os vödörben 10 l vizet húznak fel 12 m magasra. Milyen hatásfokkal teszik ezt? (A súrlódást és a kötél tömegét nem kell figyelembe vennünk.) 2. Hány százalékkal változna meg az előző munkamenet hatásfoka, ha a vödröket 80 kg tömegű munkások vinnék fel, és egy munkás egyszerre két vödröt cipelne?

– 68 –


FOGALOMTÁR Adhéziós erők: A molekulák között fellépő taszító erők. Archimédesz-törvénye: Minden folyadékba vagy gázba merülő test a súlyából annyit veszt, amennyi az általa kiszorított folyadék vagy gáz súlya. Átlagsebesség: A test által megtett összes út osztva a közben eltelt összes idővel. [ ] Csúszási súrlódási erő: Érintkező felületek sebességkülönbsége esetén a sebességgel ellentétes irányba fellépő erő. Egyenes vonalú egyenletes mozgás: Ha egy test egyenlő időközök alatt egyenlő utakat tesz meg, bármekkorák is legyenek ezek az időközök, akkor egyenes vonalú egyenletes mozgást végez. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás: Ha egy test sebessége egyenlő időközök alatt egyenlő mértékben változik, bármekkorák is ezek az időközök, akkor egyenes vonalú egyenletesen változó mozgást végez. Egyszerű gépek: Azok az eszközök vagy berendezések, amelyekkel az erő nagysága, iránya, támadáspontjának helye vagy hatásvonala kedvezőbbé tehető. Elmozdulás: A test kezdő- és végpontja közötti távolság. Energia: A testek környezetüktől független abszolút változató képessége. [ ] Energia megmaradás törvénye: Zárt rendszerben az energia nem vész el csak átalakul.

– 69 –


Erőkar: Az erő hatásvonala és a forgáspont távolsága. Felhajtó erő: Lásd: Archimédesz-törvénye Forgatónyomaték: Az erő és az erőkar szorzata. [

]

Galilei-féle relativitási elv: Semmilyen fizikai kísérlettel sem tudunk különbséget tenni az egyes inercia rendszerek között. Vonatkoztatási rendszerfüggő, hogy egy test egyenes vonalú egyenletes mozgást végez-e vagy nyugalomban van. A mozgás relatív. Gyorsulás: Időegység alatti sebességváltozás. [ ] Hatásfok: A hasznos munka osztva az összes befektetett munkával.

Helyzeti energia: Ahhoz szükséges munkavégzés, hogy a testet az adott magasságba emeljük. Inercia rendszer: Azok a rendszerek, amelyekben érvényes a tehetetlenség törvénye. Kényszererők: Azok az erők, amelyek a testeket a pályájukon tartják, vagy megakadályozzák, hogy egy határfelületen áthaladjanak. Kepler I. törvénye: A bolygók olyan ellipszis pályán keringenek, amelynek egyik gyújtópontja a Nap középpontja. Kepler II. törvénye: A bolygók vezérsugara (a bolygó és a Nap közötti szakasz) egyenlő idő alatt egyenlő területeket súrol. – 70 –


Kepler III. törvénye: A bolygók keringési idejének négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint az ellipszispályák nagytengelyeinek (vagy fél nagytengelyeinek) köbei.

Kohéziós erők: A molekulák között fellépő vonzó erők. Konzervatív erőtér: Olyan erőtér, amelyben a munkavégzés független a test pályájától. Egy zárt görbe mentén végzett munkák előjeles összege nulla. (pl: gravitációs és elektromos erőtér.) Lendület: A test tömegének és sebességének szorzata. [

]

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

∑

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

Munka: Az erő és az erő irányú elmozdulás szorzata. [ ]

– 71 –


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

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

]

Pascal-törvény: A folyadékokra nehezedő nyomás minden irányba gyengítetlenül tovább terjed. Pillanatnyi sebesség: Az a sebesség, amellyel a test akkor mozogna tovább, ha a sebesség változást létrehozó hatások megszűnnének vagy kiegyenlítenék egymást. Pontszerű test egyensúlya: A ráható erők vektori összege nulla. ∑ Rugalmas alakváltozás: Azokat az alakváltozásokat hívjuk rugalmasnak, amelyek során a deformációt okozó erő megszűnése után a test visszanyeri eredeti alakját.

– 72 –


Rugalmas energia: Ahhoz szükséges munkavégzés, hogy a rugalmas alakváltozást létrehozzuk.

Rugóállandó: Megmutatja, hogy egységi hosszúságú alakváltozáshoz mekkora erőhatásra van szükség. [ ] Sebesség: A test által megtett kicsiny elmozdulás osztva a közben eltelt idővel. [ ] Súly: Az az erő, ami az alátámasztást nyomja, vagy a felfüggesztést húzza. Sűrűség: A test tömegének és térfogatának hányadosa. Megmutatja, hogy mekkora az egységnyi térfogatú anyag tömege. [

]

Szabadesés: Ha egy test mozgását csak a nehézségi erő befolyásolja, akkor szabadon esik. Tapadási súrlódási erő: Érintkező, de nem mozgó felületek között fellépő erő. Maximális értéke: Teljesítmény: Időegység alatti munkavégzés. [ ] Tömeg: A test tehetetlenségének mértéke. [ Út: A test pályájának a hossza.

– 73 –

]


FORRÁSOK Felhasznált irodalom: Holics László (1994): Fizika I-II. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. Juhász András (2001): Fizikai Kísérletek Gyűjteménye I k tet. Budapest: Archimédesz Fizikaoktatását Segítő. Bt.

A képek forrásai: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

http://www.picstopin.com Saját szerkesztés http://www.picstopin.com Saját szerkesztés http://www.mozaweb.hu http://www.mozaweb.hu Saját szerkesztés http://metal.elte.hu http://metal.elte.hu Saját szerkesztés http://www.mozaweb.hu http://www.mozaweb.hu http://www.mozaweb.hu http://www.mozaweb.hu http://www.mozaweb.hu http://www.cab.u-szeged.hu http://metal.elte.hu http://metal.elte.hu http://metal.elte.hu http://metal.elte.hu http://www.mozaweb.hu http://www.picstopin.com Saját szerkesztés http://www.picstopin.com Saját szerkesztés Saját szerkesztés http://metal.elte.hu Saját szerkesztés Saját szerkesztés http://www.mozaweb.hu http://www.cab.u-szeged.hu Saját szerkesztés Saját szerkesztés Saját szerkesztés – 74 –

A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet FIZIKA. 9. évfolyam

Recommend Documents