FIZIKA munkafüzet. o s z t ály. A Siófoki Perczel Mór Gimnázium tanulói segédlete

A Siófoki Perczel Mór Gimnázium tanulói segédlete

FIZIKA munkafüzet

Tanulói kísérletgyűjtemény-munkafüzet az általános iskola 7. osztálya számára

7.

os

C S O DÁ L

O AT S

TE

RM

É S ZE T

z t ály

TARTALOM 1. Egyenes vonalú egyenletes mozgás szemléltetése Mikola-csővel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. Sűrűség. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. Newton II. törvénye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5. Newton III. és IV. törvénye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6. Erő fajták. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 7. Forgatónyomaték. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 8. Egyszerű gépek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9. Nyomás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 10. Arkhimédész törvénye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 11. Hőtágulás. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 12. Villamos energia előállítása. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Szerző: Komáromy Mátyás Lektor: Dr. Dőry István Készült a TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0038 „A csodálatos természet” című pályázat keretében Felelős kiadó: Siófok Város Önkormányzata A tananyagot a felelős kiadó megbízása alapján a KEIOK Kft. és az INNOBOND Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László szakértő A fényképeket készítette és a kísérleteket elvégezte: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely Tördelő szerkesztő: Tóth Adrien Kiadás éve: 2014. Példányszám: 38 db Nyomda: VUPE 2008 Szolgáltató és Kereskedelmi Kft. Kaposvár, Kanizsai u. 19.

3

Fizika – 7. osztály

A kísérlet leírása

1. EGYENES VONALÚ EGYENLETES MOZGÁS SZEMLÉLTETÉSE MIKOLA-CSŐVEL

Emlékeztető, gondolatébresztő

Autópályán állandó sebességgel haladva mennyi idő alatt teszünk meg 100 km-t? Egyenes vonalú egyenletes mozgásnak nevezzük, ha egy test egyenlő időközök alatt egyenlő

Képlettel:

v = Δs Δt

A definícióból következően a test sebessége ilyen mozgás során állandó nagyságú és irányú.

Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás)

1. Azonos időközönként megtett út Indítsd el a metronómot! Állítsd a Mikola-csövet kis dőlésszögre! (kb. 20°-30°) A metronóm hangjainál húzz jelet a Mikola-cső azon helyére, ahol épp a buborék tart. Figyelj rá, hogy a buboréknak mindig azonos végét jelöld! Olvasd le, mekkora utat tett meg a buborék az egyes jelzések között! Végezd el a kísérletet még kétszer egymás után! Igyekezz azonos szögre állítani a Mikola-csövet! Metronóm

4

utakat tesz meg egyenesen haladva. A mozgás alatt megtett út és az eltelt idő egyenesen arányos egymással, tehát hányadosuk állandó. Ez a hányados a test sebessége.

2. A dőlésszög és a sebesség kapcsolata A dőlésszög változatásával végezz méréseket, ahol a buborék teljes útjának idejét méred! Vizsgáld a következő szögeket: 25°, 45°, 65°. Törekedj a minél pontosabb szögbeállításra, de 5°-kal több vagy kevesebb még elfogadható. Minden szögnél kétszer végezz mérést, ha nagyon eltérőek az eredmények végezz egy harmadikat is! Mérd meg a buborék útjának hosszát is! Mikola-cső

Hozzávalók (eszközök, anyagok

• Mikola-cső • stopper • kréta • metronóm

)


Készítette: Komáromy Mátyás

FELADATLAP

Mi történt? (tapasztalatok rögzítése)

1. Azonos időközönként megtett út

Töltsd ki az alábbi táblázatot! Ha hat ütemnél kevesebb alatt végighaladt a buborék, akkor a megfelelő helyeket, hagyd üresen! Ha több ütem kellett, akkor elég az első 6 adatot beírnod. 1. ütem

2. ütem

3. ütem

4. ütem

5. ütem

6. ütem

megtett út 1. mérés megtett út 2. mérés megtett út 3. mérés az előző három mérés átlaga összes út a kezdőponthoz képest

A buborék egyenlő időközök alatt, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . utakat tesz meg, tehát egyenes vonalú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mozgást végez. A többszöri mérés alapján megállapítható, hogy a mérések megközelítőleg ugyanazt / nem ugyanazt az eredményt adják (a megfelelő választ húzd alá!) Többször elvégezve a mérést az eredmények átlagolásával a mérés hibáját . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ábrázold az összes megtett utakat a metronóm jelzéseinek függvényében!

Egyenes vonalú egyenletes mozgást végző test út – idő grafikonja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Azonos időközönként megtett út

Töltsd ki az alábbi táblázatot! A képlet segítségével számolj sebességeket is! v = Δs Δt

vagyis sebesség =

szög

25°

megtett út megtételhez szükséges idő 45°

65°

a megtett út (cm) teljes úthoz szükséges idő (s) sebesség ( cm )

s

A buborék sebessége a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . szögnél a legnagyobb.

Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján

5



2. EGYENES VONALÚ EGYENLETESEN VÁLTOZÓ MOZGÁS


Vajon a közlekedésben résztvevő járművek mindig egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek? Álló helyzetből induló jármű se-

bessége nem állandó. Ha a test sebessége másodpercenként ugyanannyival változik, és egyenes pályán halad, akkor egyenes vona-

Mit csinálj, mire figyelj?

1. Azonos utak megtételéhez szükséges idő Köss kiskocsihoz fonállal kis súlyt és ezt csigán átvetve gyorsítsd a kiskocsit. Az állandó gyorsulás vizsgálatához figyelnünk kell arra, hogy a fonal végén lévő súly végig levegőben legyen, amíg a mozgást vizsgáljuk. Mérd meg, hogy mekkora idő alatt tesz meg a kiskocsi 20, 40, 60, 80 illetve 100 cm-t! 2. Azonos időközök alatt megtett út Az elrendezés ugyanaz, mint az előbb. Stopper segítségével vizs-

gáld meg, hol tart a test 2 másodpercenként mérve! 3. Gyorsulás mérése lejtőn Egy lejtő hajlásszögén a vízszintessel bezárt szögét értjük. Kis hajlásszögű (kb. 10-20°-os) lejtőn engedj el fémgolyót. Mérd meg, mennyi idő alatt gurul végig a lejtőn! Növeld a hajlásszöget kb. 5°-kal! Most is mérd meg az út megtételéhez szükséges időt! Végezz egy harmadik mérést is ismét növelve kb. 5°-kal a hajlásszöget!

Egyenletesen változó mozgás

Gyorsuló mozgás lejtőn

6

lú egyenletesen változó mozgásról beszélünk.


• lég pá rnás sín • súlysoroza t • stopper • szög mérő

4. A gyorsulás és a tömeg kapcsolata Végezd el a 3. pont kísérleteit a fémgolyóval azonos méretű műanyag golyóval is! Vagyis három különböző (az előzővel egyező) hajlásszögnél mérd meg a men�nyi idő alatt gurul végig a golyó. Figyeld meg a hasonlóságokat és az esetleges különbségeket is!

)



FELADATLAP


1. Azonos utak megtételéhez szükséges idő

Rögzítsd a mért adatokat táblázatban: távolság

20 cm

40 cm

60 cm

80 cm

100 cm

idő (s)

Az adatok alapján azonos utak megtételéhez szükséges idők nem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tehát az út és a megtételhez szükséges idő nem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . arányos egymással.

Az azonos utak megtételéhez szükséges idők egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , tehát a sebesség egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lesz.

2. Azonos időközök alatt megtett út

Rögzítsd a mért adatokat a táblázatban: idő (s)

2

4

6

8

10

út (cm)

Az adatok alapján azonos idők alatt a test nem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . utakat tesz meg. A megtett utak egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lesznek. Ezek alapján is megállapítható, hogy a mozgás nem . . . . . . . . . . . . . . ................

3. Gyorsulás mérése lejtőn

Rögzítsd a mért adatokat táblázatban! mérések

1. mérés szöge:

2. mérés szöge:

3. mérés szöge:

idő (s)

Az adatok alapján a nagyobb hajlásszögű lejtő esetén az út megtételéhez szükséges idők egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A golyó sebessége egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . változik, azaz egyre jobban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. A gyorsulás és a tömeg kapcsolata mérések

1. mérés szöge:

2. mérés szöge:

3. mérés szöge:

idő (s)

A műanyag golyó térfogata azonos a fémgolyóéval, sűrűsége kisebb, tehát a tömege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A mért időadatok alapján láthatjuk, hogy a lejtőn a műanyag golyó és a fémgolyó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mozog. A gyorsulás nagyságát a tömeg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


7



3. SŰRŰSÉG


Az anyagok sűrűségét a tömegük és térfogatuk aránya, vagyis a hányadosuk határozza meg. Hogyan határozza meg sűrűség azt,

miként viselkednek a testek vízben? Mikor úsznak, lebegnek vagy sül�lyednek el?


1. Azonos anyagú testek sűrűsége Határozd meg a téglatestek sűrűségét! Ehhez mérleggel mérd meg a testek tömegét! Majd tolómérő segítségével mérd meg minden test magasságát, szélességét és hosszát! 2. Azonos térfogatú testek sűrűsége Határozd meg az egyforma hengerek sűrűségét! Mérd meg a fémhengerek térfogatát a mérőhengerben vízkiszorítással!

Mérd meg a 3 henger tömegét mérleg segítségével! 3. Folyadékok sűrűségének mérése Határozd meg a víz sűrűségét! Mérd meg egy üres mérőhenger tömegét, majd töltsd fel 1 dl vízzel és mérd meg újra a tömegét! Végezd el a kísérletet alkohollal is, de előtte töröld szárazra a mérőhengert! Olaj sűrűségét is meghatározhatjuk ezzel a módszerrel, de a mérés után az olajat ne öntsd a lefolyóba!

Folyadék sűrűségének meghatározása

Azonos térfogatú testek sűrűsége

8

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• téglatestek (3 db) • hengerek (3 db) • mérleg • tolómérő • mérőhenge r • a lkohol • olaj

4. Testek úszása Nézd meg, melyik test hogyan viselkedik a vízben! Figyeld meg, melyik marad a víz felszínén (vagyis úszik) és melyik süllyed le! Töltsd fel a mosogatót vízzel! Vigyázz, ne töltsd színültig! (Elég a felénél kicsit tovább tölteni.)



FELADATLAP


1. Azonos anyagú testek sűrűsége Rögzítsd a táblázatban a téglatestek oldalainak hosszát! Majd számold ki a térfogatukat! Rögzítsd a tömegeket is! Számold ki a sűrűségeket! a (cm)

b (cm)

c (cm)

V (cm3)

m (g)

( )

g ρ=m V cm3

1. test 2. test 3. test

Az azonos anyagból készült különböző méretű testek sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Azonos térfogatú testek sűrűsége

Rögzítsd a táblázatban a hengerek térfogatát és tömegét! (Mindhárom henger egyforma térfogatú) Számold ki a sűrűségeket! V (cm3)

m (g)

( )

g ρ=m V cm3

1. henger 2. henger 3. henger

Különböző anyagból készült testek sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Folyadékok sűrűségének mérése

Az üres mérőhenger tömege . . . . . . . . . . . . . . . . . A vízzel töltött mérőhenger tömege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A két adat különbsége megadja a . . . . . . . . . . . . . . . . . A víz tömege . . . . . . . . . . . . . . . . . A víz térfogata cm3-ben . . . . . . . . . . . . . . . . . A víz sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . .

Hasonlóan számolható az alkohol és az olaj sűrűsége is. A mért adatokat és az eredményeket írd a táblázatba! anyag neve

töltött mérőhenger tömege (g)

folyadék tömege (g)

folyadék sűrűsége

( cmg ) 3

4. Testek úszása Írd le, melyik henger hogyan viselkedik vízben! Hasonlítsd össze a sűrűségüket a víz sűrűségével! fa henger

alumínium henger

réz henger

Azok a testek úsznak a vízen, amelyeknek a sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , mint a vízé. Azok a testek süllyednek le a vízben, amiknek a sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , mint a vízé. Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján

9



4. NEWTON II. TÖRVÉNYE


Minek hatására esnek le a testek? Hogyan, miért „rúg vissza” a fegyver? Hogyan mozdíthatunk meg egy nehéz csomagot?


1. Az erő és gyorsulás kapcsolata Vizsgáld egy kiskocsi gyorsulását! Légpárnás sínre helyezz kiskocsit, melyet csigán átvetett fonál segítségével összekötsz egy súllyal! Figyelj rá, hogy a súly ne érjen földet a vizsgálat végéig! Mérd meg, hogy álló helyzetből indulva, mekkora idő alatt tesz 1 méteres távolságot a kiskocsi! Növeld a gyorsításhoz használt súlyt! Figyeld meg, hogyan változik a sebessége nagyobb gyorsításnál? Ekkor is mérd meg az 1 Newton II. törvényének igazolása

10

A mechanika alaptörvényei adnak segítséget ezeknek a problémáknak a megértésében. Sir Isaac Newton volt, aki az alaptörvényeket megfo-

méteres út megtételéhez szükséges időt! Majd egy harmadik mérést is végezz, ahol még nagyobb „gyorsító súlyt” használj! 2. A tömeg és a gyorsulás kapcsolata Hogyan változik az előző gyorsulás, ha nem a gyorsításhoz használt tömeget, hanem a kiskocsi tömegét változtatod a mérés során? Mérd meg újra a legelső mérést, azaz egy súlyt akassz a fonal végére, és így mérd meg az

galmazta. A róla elnevezett törvények írják le a testek mozgását.


• lég pá rnás sín kiskocsi va l, csigáva l • súlysoroza t • stopper

1 méter megtételéhez szükséges időt! Növeld a kiskocsi tömegét, és mérd le újból az előbbivel azonos út megtételéhez szükséges időt! Majd végezz egy harmadik mérést is, ahol tovább növeled a kiskocsi tömegét!

)



FELADATLAP


1. Az erő és gyorsulás kapcsolata Rajzold le a mérési elrendezést!

Töltsd ki a táblázatot! Megtett út [m]

idő [s]

1. eset 2. eset 3. eset

Ha egy álló helyzetből induló test egy adott utat rövidebb idő alatt tesz meg, akkor a gyorsulása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A mérés során egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erővel hatottunk a kiskocsira. Az azonos utak megtételéhez szükséges idő eközben egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lett. Tehát ugyanazon testen nagyobb erő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . gyorsulást hoz létre.

2. A tömeg és a gyorsulás kapcsolata Töltsd ki a táblázatot! Megtett út [m]

idő [s]

1. eset 2. eset 3. eset

Ha a gyorsított kiskocsi tömegét növeljük, akkor az azonos utak megtételéhez szükséges idő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ha egy álló helyzetből induló testnek azonos utak megtételéhez egyre több idő kell, akkor a test gyorsulása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tehát azonos erők hatására a nagyobb tömegű testeknek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a gyorsulása.


11



5. NEWTON III. ÉS IV. TÖRVÉNYE


Korcsolyázás közben, ha nekimégy valakinek, megváltozik nem csak az ő, hanem a te mozgásod is. Ha leugrasz a vízibicikliről, a bicikli is


1. Erő és ellenerő Akassz össze két rugós erőmérőt! Óvatosan kezd el kétfelé húzni, amíg a jobb kezedben lévő erőmérő 0,5 N-t mutat! Mit mutat ekkor a másik erőmérő? Növeld az erőt 1 N-ra, 1,5 N-ra majd 2N-ra! Vigyázz, hogy ne feszítsd túl az erőmérőt! Minden esetben olvasd le a másik erőmérőt is! Akassz össze két rugós erőmérőt! Az egyiket rögzítsd fix helyre! Kezdd el feszíteni a másik erőmérőt először 0,5 N-ra, majd 1 N-ra, 1,5 N-ra és 2 N-ra! Figyeld meg, milyen értékeket mutat a rögzített erőmérő az egyes esetekben? 2. Több erő együttes hatása Akassz most kiskocsi két végére egy-egy erőmérőt! Húzd óvatosan kétfelé az erőmérők segítségével a kiskocsit úgy, hogy az helyben maradjon! Vizsgáld meg, Két rugós erőmérő kétfelé húzva

12

elindul, nem csak Te. Miért így történnek ezek az esetek? Ha egy nehéz bútort kell arrébb tolni, az egész család kiveszi a részét a

ha az egyik erőmérőn növeled a húzóerőt, akkor hogyan változik a másik erőmérőn mutatott érték! Próbáld igazolni azt is, hogy ha a két erő egyenlő nagyságú, akkor a kiskocsi nem biztos, hogy áll, mert tud egyenes vonalú egyenletes mozgást is végezni. 3. Erőhatások összege Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Helyezz kiskocsit a légpárnás sínre, rögzíts rá két súlyt, majd az egyik végéhez rögzíts fonalat, amit a pálya végén csigán vetsz át! Akassz a fonál végére súlyt! Mérd meg, mennyi idő alatt tesz meg a kiskocsi álló helyzetből indulva 1 m-t! Figyelj rá, hogy a mérés során a súly ne érjen le a talajra! Végezd el a kísérletet úgy is, hogy a pálya két végére helyezel csigát,

munkából. Többen is erővel hatnak a testre. Hogyan célszerű ezt megtenni, hogy minél könnyebben mozduljon a bútor?


• lég pá rnás sín kiskocsi va l • csigá k • rugós erő mérők (2 db) • stopper • súlysoroza t • fona l

a kiskocsi két végére rögzítesz fonalat, majd ezeket a csigákon átveted a sín két végén! Akassz egyenlő súlyokat a fonalak végére! Figyeld meg, mi történik a kiskocsival! Mi történik, ha kicsit meglököd a kiskocsit? Végezd el a mérést úgy is, hogy az egyik fonal végére ugyanakkora súlyt helyezel, mint előbb, a másik végére kétszer akkorát! Mérd meg most is az 1 m megtételéhez szükséges időt!

)



FELADATLAP


1. Erő és ellenerő

Töltsd ki a táblázatokat! Két húzott erőmérő esetén: 1. erőmérő [N]

2. erőmérő

0,5 1 1,5 2

Egy rögzített, és egy húzott erőmérő esetén: 1. erőmérő [N]

2. erőmérő

0,5 1 1,5 2

A két erőmérő által jelzett erő mindkét esetben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ennek oka, hogy ha egy test erőhatást fejt ki egy másikra, akkor a másik test is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erőt fejt ki az elsőre. Ezt nevezzük . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erő és ellenerő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nagyságú, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . irányú. Az egyik az . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . testre, a másik a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . testre hat. Ez Newton III. törvénye.

2. Több erő együttes hatása

A kísérlet során az erőmérők mindig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nagyságú, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . irányú erőt jeleztek, így kiegyenlítették egymást. Egy test, ha a rá ható erők kiegyenlítik egymást, akkor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . marad, vagy egyenes vonalú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mozgást végez.

3. Erőhatások összege

Ha a fonalak végére akasztott súlyok megegyeznek, akkor a kiskocsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . van vagy

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mozgást végez.

Egy súllyal gyorsítva a kiskocsit az 1 m-es út megtételéhez szükséges idő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ha az egyik oldalon 2 a másikon 1 súlyt használunk, akkor az 1 m-es út megtételéhez szükséges idő . . . . . . . . . . ....................

A két mért idő körülbelül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , tehát a több súly együttes hatása megegyezik az egy súly hatásával.


13



6. ERŐ FAJTÁK


Milyen erőkkel találkozunk leggyakrabban a mindennapokban? Mitől függ, mennyire tapad a cipőnk

a talajhoz? Milyen elven működik a rugós erőmérő? Miért nehezebb a Balatonban futni, mint a parton?


1. A tapadási súrlódási erő Vizsgáld meg, mi befolyásolja a tapadási súrlódás nagyságát! Egy sima fadeszkára helyezz egy fém téglatestet! Kezdd el emelni a deszka egyik végét, és mérd meg, milyen magasan van a deszka vége, mikor elindul a téglatest! Végezd el a mérést úgy is, hogy most a másik (előbbitől eltérő méretű) lapjával fekteted a deszkára a téglatestet! Növeld meg deszkára helyezett test tömegét (például úgy, hogy rögzítesz rá egy másikat)! Végezd el a kísérletet így is! Rögzíts a deszkalapra csiszolópapírt! Végezd el a korábbi méréseket így is!

2. A rúgóerő Vizsgáld meg, hogyan változik a rúgó megnyúlása, ha különböző erővel húzzuk! Rögzítsd a rugót állványon és mérd meg, milyen hosszú a nyújtatlan rugó! Ezután akassz egy súlyt a rugóra és mérd meg most a hosszát! Végezd el a mérést két, három, négy és öt súllyal is! 3. A közegellenállási erő Akassz alumínium lapot fonalak segítségével rugós erőmérőre úgy, hogy a lap vízszintes helyzetben legyen! Mozgasd függőlegesen felfelé a testet egyenletesen! Olvasd le, mekkora erőt jelez az erőmérő! Végezd el a kísérletet úgy is, hogy a lapot vízbe meríted, és a víz-

Tapadási, súrlódási erő vizsgálata különböző felületeken

14


• deszka lap • fém tégla test • csiszolóp apír • rugó • Bunsen-á llvá ny • súlysoroza t • rugós erő mérő • a lumíniu m lap • foná l

ben húzod felfelé egyenletes sebességgel! Olvasd le az erőmérőn mutatott értéket! Emeld a testet felfelé, az előbbinél nagyobb, de egyenletes sebességgel vízben! Olvasd le, mit mutat az erőmérő! Végezd el a kísérleteket úgy is, hogy az alumínium lap függőleges helyzetű! Olvasd le a mutatott értékeket! Végezd el a kísérletet úgy, hogy két rúdmágnest illesztesz egymás után (a különböző végeik érjenek össze)!

)



FELADATLAP


1. A tapadási súrlódási erő

Rögzítsd a négy különböző kísérlet eredményét táblázatban! elrendezés

magasság (cm) csiszolópapír nélkül

magasság (cm) csiszolópapírral

téglatest nagyobb lapjával a lejtőn téglatest kisebb lapjával a lejtőn nagyobb tömegű téglatest a lejtőn

Amikor megemeljük a lejtőt, nem indul el azonnal a test, hiszen a tapadási súrlódási erő tartja. Miután a tapadási súrlódási erő eléri a maximumát, a test csúszni kezd.

A kísérlet alapján a súrlódó felületek nagyságától . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a tapadási súrlódási erő.

A test súlyától . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a tapadási súrlódási erő.

A súrlódó felületek minőségétől . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a tapadási súrlódási erő.

2. A rúgó erő

Rögzítsd mérési eredményeidet a táblázatban!

A rugó nyújtatlan hossza: . . . . . . . . . . . . . . . . . . A megnyúlás a nyújtatlan és a nyújtott hossz közötti különbség. súlyok száma

nyújtott hossz (cm)

megnyúlás (cm)

1 2 3 4 5

Ha egy rugót kétszeres, háromszoros súllyal nyújtunk, a rugó megnyúlása is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lesz. Tehát a rugó megnyúlása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a ráakasztott testek súlyával.

3. A közegellenállás

Az alumínium lapot vízben mozgatni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , mint levegőben. Mivel a víz sűrűbb, mint a levegő, így benne a közegellenállási erő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , mint levegőben.

A nagyobb sebességű mozgatáshoz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erő kell, tehát a közegellenállási erő függ a . . ............................ .

A függőleges helyzetű lapot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erővel lehet, mint a vízszintes helyzetűt. Tehát, a közegellenállási erő függ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


15



7. FORGATÓNYOMATÉK


Hogyan tud mérleghintázni egy felnőtt és egy kisgyermek? Az erőnek nem csupán gyorsító, ha-

Kétkarú mérleg

az erőkar szorzatából határozható meg.



1. Kétkarú mérleg Mérd meg, egy súly mekkora erővel húzza az erőmérőt! Helyezz a kétkarú mérleg legszélső helyére egy súlyt! Akassz ugyanoda egy erőmérőt is! Nézd meg, mekkora erővel tudod vízszintes helyzetben tartani a mérleg karját! Helyezd beljebb az erőmérőt a mérleg azonos oldalán, és próbáld egyensúlyban tartani a testet most is! Legalább 4 különböző helyen végezz mérést! Próbáld meg, a mérleg másik ol-

16

nem forgató hatása is van. Az erő forgató hatását megadó mennyiség a forgatónyomaték, ami az erő és

dalának szélére beakasztva az erőmérőt, vízszintes helyzetben tartani a mérleget! Itt is végezz méréseket úgy, hogy egyre közelebb viszed a tengelyhez az erőmérőt! Mérd meg minden alkalommal, hogy milyen távol rögzítetted az erőmérőt a tengelytől, és azt is, hogy a tengelytől milyen távolságra helyezted a súlyt! 2. Az egyensúly A kétkarú mérleg tengelyhez legközelebb eső pontjába akassz 4 súlyt! Próbáld meg egyensúlyba

• kétka rú m érleg • súlysoroza t • erőmérő

állítani a mérleget úgy, hogy a másik karján terheled (egy vagy több súlyt is használhatsz). Keress legalább 3 megoldást! Akassz a mérleg egyik karjára a tengelytől a harmadik helyre 2 súlyt! Keress olyan helyeket a másik oldalon, ahol könnyen tudod az egyensúlyt létrehozni!

)



FELADATLAP


1. Kétkarú mérleg

A súly az erőmérőt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erővel húzza. A legszélső hely a tengelytől . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . távolságra van, így ennek a súlynak a forgatónyomatéka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Töltsd ki a táblázatot! Az utolsó oszlopban szorozd össze az erőt és a távolságot (az erőkart)! Figyelj rá, hogy a távolságot méterben kell beírni! Az erőmérő tengelytől mért távolsága (m)

A mért erő (N)

A forgatónyomaték (Nm)

A számított forgatónyomatékok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a súly forgatónyomatékával. Tehát az egyensúly akkor áll fenn, ha a mérlegre hatú forgatónyomatékok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Az egyensúly

Töltsd ki a táblázatot! Egyik kar

Másik kar

1. lyuk

4 súly

1. lyuk

4 súly

1. lyuk

4 súly

3. lyuk

2 súly

3. lyuk

2 súly

3. lyuk

2 súly

A másik karon, ha növeljük a tengelytől mért távolságot, akkor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . súlyt kell használnunk az egyensúlyhoz. Azaz, ha a forgatónyomaték állandó, akkor az erő és az erőkar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . arányos egymással.


17



8. EGYSZERŰ GÉPEK


Talicskával sokkal könnyebb cipekedni az építkezéseken, de miért? Miért szerpentin kanyarog a hegyeken, ahelyett, hogy egyenesen menne fel rájuk az út, pedig úgy rövidebb lenne?

Ezekben a kísérletekben az egyszerű gépekkel foglalkozunk, melyek igen sok helyzetben könnyítik meg mindennapjainkat, segítségükkel gyakran tudjuk kisebb erővel elvégezni ugyanazt a munkát.


1. Egykarú emelő Mérd meg, hogy egy súly mekkora erővel húzza az erőmérőt! Egyik végén rögzített rúd negyedéhez függeszd ezt a súlyt, majd emeld vízszintes helyzetbe úgy, hogy ugyanott emeled a rugós erőmérővel is! Nézd meg, mit mutat az erőmérő! Végezd el, a kísérletet úgy is, hogy az erőmérőt a rúd feléhez, majd a háromnegyedéhez, végül a végéhez teszed. Jegyezd fel, mindegyik esetben, mit mutat az erőmérő!

2. Hengerkerék Akassz a hengerre tekert fonal végére súlyt, tartsd egyensúlyban a testet úgy, hogy a kerékre tekert fonal végét tartod erőmérővel! Olvasd le, mit mutat az erőmérő! Mérd most meg a test súlyát levéve azt a hengerkerékről! 3. Lejtő Mérd meg egy henger súlyát erőmérővel! Ezután helyezd a hengert lejtőre és tartsd meg rajta úgy erőmérő segítségével a lejtőn, hogy az erőmérő párhuzamos le-

Mérlegen súly, megtartása erőmérővel

18

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• eg yik végé n rögzített rú d • súlysoroza t • rugós erő mérő • hengerker ék fona la kk al • lejtő • henger • csava r • csava rhú zó • lejtő

gyen a lejtővel! Csökkentsd a lejtő hajlásszögét! Mérd meg most is a tartóerőt! Végezd el a mérést meredekebb lejtővel is! 4. A csavar Csavarhúzó segítségével próbálj belenyomni egy csavart egy falapba! Most próbáld meg ugyanezt, hogy becsavarod a csavart!



FELADATLAP


1. Egykarú emelő

Írd le a kísérlet során mért értékeket!

Egy súly esetén az erő: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Az erőmérőt a rúd negyedéhez helyezve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Az erőmérőt a rúd feléhez helyezve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Az erőmérőt a rúd háromnegyedéhez helyezve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Az erőmérőt a rúd végéhez helyezve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tehát minél kijjebb visszük az erőmérőt, annál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erő kell ahhoz, hogy egyensúlyban legyen a rúd.

Ezt az elvet használjuk a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Hengerkerék

A test súlya az erőmérőn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A kerékre akasztott erőmérő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . jelez.

A hengerkerékkel tehát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erővel kell tartani a testet, hiszen a kerék erőkarja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , mint a hengeré.

3. Lejtő

A henger súlya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A henger megtartásához szükséges erő: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A lejtőn tehát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . megtartani a testet, mint anélkül. Hasonlóan lejtőn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . felvinni egy testet egy bizonyos magasságba, mint nélküle.

4. A csavar

A csavart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a fába belecsavarni, mint belenyomni.

Miért vannak különböző menetemelkedésű csavarok? Mikor használják a kisebb emelkedésűt, és mikor a nagyobbat?

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

Melyik egyszerű gépre hasonlít a csavar?

.......................................................................................................................


19



9. NYOMÁS


Miért kell szélesebb kerék a teherautókra? Miért haladnak a lánctalpas járművek könnyebben a sáros területeken? Mitől függhet, hogy mek-


1. A nyomás és a nyomóerő kapcsolata Egy tálcában alakíts ki kb. 0,5 cm vastag egyenletes lisztréteget! A felület elsimításában segítségedre lehet egy vonalzó. Mérd meg a három henger súlyát! Helyezd a három hengert alaplapjával a liszt rétegre! Figyeld meg, melyik henger milyen mély nyomot hagy a lisztben! 2. A nyomás és a nyomott felület kapcsolata Alakítsd ismét egyenletesre a lisztréteget! Mérd meg a hasáb mindhárom oldalának hosszát, majd helyezd a hasábot három különböző lapjával a lisztre. Most is vizsgáld meg melyik

A nyomás növelése és csökkentése

20

kora egy adott szilárd test nyomása? Van nyomása a folyadékoknak is? A mechanikai nyomás értéke a nyomóerő és a nyomott felület arányá-

esetben hagy legmélyebb nyomot a hasáb! 3. A folyadékoszlop magasságának és a nyomásának kapcsolata Egy üveghenger aljára rögzíts kicsi léggömböt! A kísérletet a mosogatótál felett végezd! Töltsd meg az üveghengert kb. 3 cm magasan vízzel! Nézd meg a léggömb alakját! Most tölts a hengerbe 6 cm, 9 cm, 12 cm illetve 15 cm vizet! Vizsgáld meg minden esetben a léggömb alakját! 4. A folyadékok sűrűségének és nyomásának kapcsolata Az üveghengerre ismét rögzítened kell a léggömböt! Töltsd meg

ból, hányadosából számolható ki. A folyadékok nyomása a folyadékoszlop többféle tulajdonságától is függ.


• tá lca • liszt • rugós erő mérő • vona lzó • hengerek (fa , a lumíniu m, réz) • a lumíniu mhasáb • kicsi léggö mb • üveghenge r • a lkohol • méz

különböző sűrűségű folyadékokkal a hengert minden esetben 5 cm magas folyadék rétegnél vizsgáld a léggömb alakját! Használj vizet, alkoholt és mézet!

)



FELADATLAP


1. A nyomás és a nyomóerő kapcsolata A három henger súlya: réz

alumínium

fa

A különböző súlyú testek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mélységű nyomot hagynak. Legmélyebb nyomot a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . henger hagyott, ennek a hengernek a legnagyobb a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Legsekélyebb nyomot a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . henger hagyott, ennek a hengernek a legkisebb a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A kísérlet során a lisztet a test súlya nyomja, tehát a nyomás függ a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erőtől.

2. A nyomás és a nyomott felület kapcsolata

A téglatest oldalai: a = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cm, b = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cm, c = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cm. lapok

területek [cm2]

1. lap 2. lap 3. lap

A különböző méretű felülettel a lisztbe helyezve a testet, . . . . . . . . . . . . . . . . . . nyomást észlelhetünk. Minél kisebb a felület, annál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a nyomás. Tehát a nyomás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . arányos a felülettel.

3. A folyadékoszlop magasságának és a nyomásának kapcsolata

Készíts vázlatos rajzot a jelenségről!

Minél több vizet öntünk a hengerbe, a léggömb annál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , azaz a folyadékoszlop nyomása annál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. A folyadékok sűrűségének és a nyomásának kapcsolata

A három anyag sűrűségét ismerjük. Víz 1g/cm3, alkohol 0,8 g/cm3, méz 1,5 g/cm3.

Készíts vázlatos rajzot a jelenségről! Jelöld, melyik anyagnál hogyan néz ki a léggömb!

A nagyobb sűrűségű, ugyanolyan magas folyadék oszlop esetén a nyomás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lesz.


21



10. ARKHIMÉDÉSZ TÖRVÉNYE


A Balatonban könnyebbnek érezzük magunkat. (Ezt különösen akkor vesszük észre, mikor jövünk kifele


1. Arkhimédész törvénye Támaszd alá Arkhimédész-törvényét kísérlettel! Akaszd rugós erőmérőre a hengerpárt! (az üres legyen felül!) Töltsd fel a mosogatót kb. háromnegyedéig vízzel. Nézd meg, mit mutat az erőmérő! Engedd fokozatosan az alsó (tömör) testet a vízbe! Olvasd le ekkor is az erőmérőt! Óvatosan töltsd színültig vízzel a felső (üres) hengert! Ismét olvasd le az erőmérőt! 2. Mennyire terhelhető egy kishajó? A feltöltött mosogatóba helyezz Cartesius-búvár

22

a Balatonból...) Mi ennek az oka? Arkhimédész törvénye szerint, minden folyadékba merülő testre

műanyag tálkát! Figyeld meg, mi történik! Most rakosgass súlyokat egymás után a tálkába! Meddig terhelhető a kishajó? Befolyásolja-e a súlyok elhelyezkedése a hajó viselkedését? 3. Cartesius-búvár Készíts Cartesius-búvárt! Tölts fel egy másfél vagy két literes műanyag palackot színültig vízzel. Egy kémcsövet több mint félig tölts vízzel, majd szájával lefelé gyorsan tedd bele a palackba. A palackból esetlegesen kifolyó vizet újra pótold, hogy tele legyen az üveg, majd jól zárd le a palackot a kupakja segítségével.

felhajtó erő hat, amelynek nagysága megegyezik az általa kiszorított folyadék súlyával.


• A rkhiméd észi hengerp ár • rugós erő mérő • műa nyag tá lk • súlysoroza a t • műa nyag fla kon • kémcső

Nyomd meg erősen az edény falát, és nézd meg mi történik! Ha a búvár erős nyomás esetén sem mozdul meg, akkor túl sok levegő került a kémcsőbe, óvatosan szedd ki, és próbáld újra!

)



FELADATLAP


1. Arkhimédész törvénye

A hengerpár súlya vízbemerítés nélkül: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A hengerpár súlya az alsó hengert vízbe merítve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A hengerpár súlya az üres henger feltöltése után: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Látható, hogy a test vízbemerítésekor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a súlya, mintha nem merülne vízbe. Ennek oka a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erő, ami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . irányú, vagyis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

súlyerővel. Az üres henger feltöltésével a mért súly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . az eredetivel. Ezzel igazoljuk, hogy a felhajtó erő nagysága éppen megegyezik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Készíts három fázisból álló rajzot a kísérletről!

2. Mennyire terhelhető egy kishajó?

Az üres műanyagtál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a vízen. Egyre több súlyt helyezve bele egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Végül elérhető, hogy a tálka éppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A súlyokkal az átlagsűrűséget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ha az átlagsűrűséget tovább növeljük, a tálka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ha egyenlőtlenül terheljük a kishajót, akkor könnyebben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Cartesius – búvár

A palack megnyomásakor a kémcső . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , hiszen az edény falának megnyomásával növelted a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , így a víz feljebb ment a kémcsőben, ezzel a kémcső és víz alkotta test átlagos sűrűsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Így már a víznél . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sűrűségű lett. Ha a többletnyomást megszüntetjük, akkor a búvár . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nézz utána kiről kapta a búvár a nevét! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Rajzold le a búvárt!


23



11. HŐTÁGULÁS


Mi az oka annak, hogy a sínek állapota miatt gyakran késnek a vonatok a nyári forróságban?


1. Vezetékek hőtágulása Feszíts ki két Bunsen-állvány közé alumínium huzalt! Helyezz a közepére egy súlyt úgy, hogy feszes legyen a huzal. Mérd meg, az asztallaphoz képest, milyen magasan van a súly! Rakj alá négy gyertyát és gyújtsd meg! Vizsgáld meg, hogyan változik a súly helyzete! 2. Lineáris hőtágulása Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Vizsgáld meg a demonstrációs eszköz működését! Mozdítsd kicsit arrébb a vizsgáld rudat, és figyeld meg a mutató mozgását! Töltsd fel óvatosan az eszköz Lineáris hőtágulás mérő

24

Miért lógnak be jobban meleg időben a villanyvezetékek az oszlopok között? A jelenségekre a hőtágulás

vályúját alkohollal! Állítsd be az eszköz mutatóját nullára, majd gyújtsd meg az alkoholt! Figyeld a mutató mozgását! Figyeld meg, mi történik, ha a tűz kialszik! 3. Bimetáll Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Gyújtsd meg a Bunsen égőt! Fogd meg a csipesszel a bimetállt, és tarts a láng fölé! Figyeld meg, mi történik! Tartsd hideg víz alá! Mi történik? 4.Gravesande – készülék Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Vizsgáld meg, hogy szoba hőmér-

ad magyarázatot. Mitől függ, hogy hogyan változik a testek mérete, ha melegítjük őket?


• Bunsen-á llvá ny • a lumíniu m huza l • g yer tya • súly • demonstrá ciós eszköz hőtág ulásh oz • a lkohol • g y ufa • bimetá ll • facsipesz

sékleten átfér-e a golyó a gyűrűn! Melegítsd Bunsen égő felett a golyót! Figyeld meg, most is átfér-e a golyó! Melegítsd fel a gyűrűt is, és végezd el így is a vizsgálatot!

)



FELADATLAP


1. Vezetékek hőtágulása

Rajzold le a kísérletet!

A gyertyák . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a huzalt, ennek hatására a huzal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ezért a súly egyre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kerül. Minél tovább melegítjük a huzalt, annál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kerül a súly.

2. Lineáris hőtágulása


Ha a vizsgált rúd hossza a melegítés hatására . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , akkor a mutató kimozdul. Amíg ég az alkohol, addig a mutató . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amikor a tűz kialszik a mutató . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Bimetál


A bimetáll szalag melegítés hatására . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ha ezek után ismét visszahűtjük a bimetáll szalagot, akkor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . eredeti alakját.

4. Gravesande – készülék


A golyó kezdetben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a gyűrűn. Ha melegítjük a golyót, akkor az átmérője . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . így . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a gyűrűn. Ha a gyűrűt is felmelegítjük, mivel a lyuk is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a golyó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a gyűrűn.


25



12. VILLAMOS ENERGIA ELŐÁLLÍTÁSA


Magyarországon a villamos energia nagy részét egyetlen atomerőműben (Pakson) illetve földgáztüzelésű erőművekben állítják elő. Mivel a villamos energia előállítása mindig bizonyos mértékű környe-

zetszennyezéssel jár, ezért kell ismernünk, melyik előállítás milyen környezeti problémákat okoz. Fontos tudni, hogy léteznek megújuló energiaforrások is (nap, szél), melyek elektromos áram előállítására


1. Napelem-cella működése Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Kapcsold össze a napelemet az elosztótáblával, majd az elosztótáblát a LED-lámpával! Figyelj, hogy mindig a megfelelő színű vezetéket használd! Figyeld meg, mi történik, ha fény éri a napelemet! A LED-lámpa helyett kapcsold össze az elektromotorral! Ha nem indul el a motor, próbáld olyan helyre tenni a napelemet, ahol több fény éri! Előfordulhat, hogy kissé meg kell lökni a motort, hogy mozgásba lendüljön.

2. Szélerőmű működése Csak tanári felügyelettel végezhető kísérlet! Szereld a három legkisebb szárnyat a modellre! Kapcsold ös�sze a modellt az elosztótáblával! Majd kapcsold az elosztótáblára a LED-villogót! A szélkerék megforgatásához a változtatható sebességű légbefúvót használd! Figyeld meg, mi történik, ha a szélkerék forogni kezd! Szereld fel a LED-lámpa helyett az elektromotort! Figyeld meg, mi történik! Cseréld ki a szárnyakat hosszabbakra, és vizsgáld meg, hogyan

Napelemes tető, naperőmű és szélerőmű

26

is alkalmasak. Ezekből vizsgálunk meg néhányat.


• napelem-c ella • vezetékek • LED-villo gó • elektromo tor • elosztótá bla • szélerőmű modell • szá rny pro fi lok (4-féle , mindeg yikből 3 d b) • vá ltoztath ató sebessé gű légbefúvó

befolyásolja ez a szélerőmű működését! Vizsgáld meg, hogyan befolyásolja a működést, ha 3 helyett 6 szárnyat szerelsz fel!

)



FELADATLAP


1. Napelem-cella működése Rajzold le a kísérleti összeállításokat!

Mi befolyásolja a napelem energiatermelését? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Melyik eszköz működtetéséhez szükséges több energia? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Milyen kedvező és milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a napelemmel történő energiatermelésnek? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Hazánkban hol találkozhatunk a legtöbb napelemmel? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lehetne-e Magyarország teljes villamosenergia-termelését napelemekre alapozni? ....................................................................................................................... A Föld mely részein lehet hazánknál hatékonyabban villamos energiát termelni napelemmel? ....................................................................................................................... Nézz utána, mekkora felületű napelem lenne, aminek teljesítménye megegyezne a paksi atomerőműével! .......................................................................................................................

2. Szélerőmű működése Rajzold le a kísérleti összeállításokat!

Mi befolyásolta a szélerőmű működését? ....................................................................................................................... Hogyan befolyásolta a szélerőmű energiatermelését a lapátok hossza? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A lapátok száma növelte-e az erőmű hatékonyságát? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Milyen kedvező és milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a szélerőművel történő energiatermelésnek? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Hol lehet Magyarországon szélerőművekkel találkozni? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hány lapátja van leggyakrabban ezeknek a szélerőműveknek? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lehetne-e Magyarország teljes villamosenergia-termelését szélerőművekre alapozni? ....................................................................................................................... A Föld mely részein lehet hazánknál hatékonyabban villamos energiát termelni szélerőművel? ....................................................................................................................... Nézz utána, hány darab szélerőmű lenne, aminek teljesítménye megegyezne a paksi atomerőművével! .......................................................................................................................


27

JEGYZETEK

JEGYZETEK

JEGYZETEK

MŰKÖDÉSI SZABÁLYZAT A laboratóriumi munka rendje 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak. 2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterü-letüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek. 6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében. Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség. 1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók - Porraloltó készülék, vészzuhany - Elsősegélynyújtó felszerelés - Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok 2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselése, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel. 8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka. - A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gázcsap kinyitása, 4; az égő levegősze-

lepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása . - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani. - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak. Rövid emlékeztető az elsősegélynyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegélynyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi. Tűz vagy égési sérülés esetén - Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz, homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani. - Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani! - Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek. Mérgezés esetén - Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk. - A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérüléseket okoz - Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%-os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén - A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük. - A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk. Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amen�nyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.

Kedves Diákok! A természettudományos laboratóriumi órák keretében a TÁMOP 3.1.3.-11/22012-0038 számú, „Csodálatos természet” Természettudományi Labor fejlesztése a Siófoki Perczel Mór Gimnáziumban című pályázat programjában vesztek részt. A fejlesztés a pályázó Siófok Város Önkormányzata és a KLIK Siófoki tankerületének konzorciuma, valamint a Siófoki Perczel Mór Gimnázium összefogásával, s nem utolsó sorban az Európai Unió támogatásával valósult meg. Fő célunk a természettudományos tantárgyak, így a kémia, fizika, biológia és földrajz érdekes jelenségeinek bemutatása, s általuk a világ és a természet törvényeinek, működésének a megismertetése. A kísérletgyűjteményt tanáraitok állították össze számotokra, és ők is fognak bevezetni benneteket a laboratóriumi munkába, a világszínvonalú kísérleti eszközök helyes használatába. Bízunk benne, hogy az itt megtanultak és megtapasztaltak sok élményt nyújtanak számotokra és továbbgondolásra, továbbtanulásra ösztönöznek majd benneteket. A gyakorlatokhoz jó munkát kívánunk!

A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

FIZIKA munkafüzet. o s z t ály. A Siófoki Perczel Mór Gimnázium tanulói segédlete

Recommend Documents