fizika tankönyvcsaládjainkat

Bemutatjuk a NAT 2012 és a hozzá kapcsolódó új kerettantervek alapján készült

fizika tankönyvcsaládjainkat

Mindennapok tudománya sorozat

NAT

Mindennapok tudománya

ttant

re

v er

v er

er

re

NAT

Ke

Út a tudáshoz sorozat

ttant

Ke

Ke

re

v

NAT

ttant


A Mindennapok tudománya tankönyvcsalád

A sorozat kötetei a következő kerettantervek alapján készülnek: 4-osztályos gimnázium A (3.2.08.1.) 6-osztályos gimnázium A (4.2.09.1.) 8-osztályos gimnázium A (5.2.13.1.) 1 órával emelt szakközépiskolai A (6.3.4.1.) szakközépiskolai alap (6.2.07.)

Egyéb fontos információk:

Az új 9.-es MX-713 kiadói kódú tankönyv akkreditációját elindítottuk, így a rendelési határidőn belül (előreláthatólag április végéig) elérhető lesz a 2013/2014. tanév tankönyvjegyzékén. Már fejlesztjük a sorozat további részeit, amelyek felmenő rendszerben lesznek rendelhetőek.

A sorozat koncepciója:

A merőben új szemléletű és tananyag-feldolgozású kiadványainkban azt szeretnénk megmutatni, hogy a természettudományok ezer szállal szövik át mindennapjainkat, meghatározzák életminőségünket; hatékonyabbá teszik munkánkat; kényelmünket, biztonságunkat és szórakozásunkat szolgálják. A természeti jelenségek és a hétköznapi eszközök úgy kerülnek középpontba, hogy a hozzájuk kapcsolható fizikai tartalom nem szigorú logikai rendben kifejtett tudományos magyarázatként, hanem gyakorlati alkalmazásokon keresztül mutatkozik meg. Ezáltal a természettudományok iránt nem elkötelezett tanulók számára is egyértelműen kiderül, hogy a tudomány vívmányai nélkül sokkal nehezebb lenne az élet. A tankönyvekben rengeteg kérdés vetődik fel, melyek többségére választ is adunk, remélve, hogy a hiányzó válaszok keresése közben mindenki kedvet kap a megszerzett alapismeretek elmélyítéséhez.

A kötetek elkészítésének fontosabb alapelvei:

1. Elsősorban a fizika iránt nem érdeklődő tanulók számára készült.

2. A hétköznapi jelenségekből és a gyakorlati alkalmazásokból kiindulva jelennek meg a tudományos

ismeretek, ezért a tananyag feldolgozása a megszokottól teljesen eltér. 3. Az újszerű tananyag-feldolgozás sokszínű tanórai alkalmazásokra ad lehetőséget (aktív tanulás, egyénileg vagy csoportosan elvégezhető egyszerű kísérletek, mérések stb.). 4. Hangsúlyt fektet a környezettudatos és egészségtudatos magatartás kialakítására, támpontokat ad a valódi és áltudomány megkülönböztetéséhez. 5. A komplex gondolkodást a többi tantárgyhoz való kapcsolódás felmutatásával fejleszti. 6. A mindennapokban jól alkalmazható gyakorlati ismereteket tartalmaz.

1

MÁS SPORTOS MOZGÁSOK közben A kötetekben fellelhető didaktikai eszköztár: tapasztalhatjuk, hogy nemcsak a lég-

1. A ráhangolás minden lecké-

ben hétköznapi problémával indul, melyet figyelemfelkeltő fotóval illusztráltunk.

2 3 4

ran ajánlunk egyszerű, akár otthon is elvégezhető kísérleteket.

2

piramisok. Egy-egy ilyen gigantikus igyekszik a test és a közeg egyépítményhez több mint 2 000 000 máshoz viszonyított sebességét. kőtömbre volt szükség. A legkisebTapasztalatok bek „csak” néhány tonnásak voltak, alapján a közegde kellettek 15 tonnásak is, sőt a erő nagysága egyeellenállási sírkamra mennyezetének hasábjai nesen arányos a relatív sebesség 40-50 tonnára becsülhetőek. Hogyan négyzetével: mozgatták ezeket a hatalmas kőF 2 tömböket? Fköz  v ,  köz  áll.  C  2

Fköz  C  v 2 .

v

A C mennyiség a közegellenállási tényező. A közegellenállási tényező függ a c vagy k betűvel jelölt alak- vagy formatényezőtől (minél áramvonalasabb a test, annál kisebb a közegnek a mozgást akadályoz ásatások és egyéb kutatások szerint az akkori mozgatására, emelésére. Ezek mellett fejlett �izikai zó hatása). Egyenesen arányos világ csúcsprodukcióit mindenképpen egyszerű ismereteik voltak például a súrlódásról, a testek a iszappályákon, test A homlokfelületével (a gépek segítségével tudták csak létrehozni. Fából úszásáról. Az építőköveket öntözött sebességre merőleges készült emelőket, szárított agyagtéglákból alkotott illetve csatornákon, és olykor talánrelatív görgőket is alkalKÍSÉRLETEZZ! óriási lejtőket, rámpákat használtak a kőtömbök mazva szállították. legnagyobb keresztmetszetéGolyó és labda esése vel) és a közeg  sűrűségével: Ejts egyforma tömegű, különböző méretű golyókat külön1 AZ EGYSZERŰ GÉPEK olyan eszközök, NEM IS VESSZÜK észre, hogy napi gyakoriságC  k  Aerő  . böző magasságokból! amelyek segítségével a kifejtendő gal használunk ún. egyszerű gépeket, sőt ezek 2 Azt tapasztaljuk, néhány cm-es, nagyságát, irányát, hatásvonalát, támaközül több „belénkhogy van építve”, hiszen az de még nagyjából dáspontját kedvezően megváltoztatemberiesés test is a mechanika 1 m-es után is együtttörvényei mozog szepéldául a csapágygoMegjegyzés: hatjuk. Ezekkel LÁTHATÓ munkát, energiát nem A NAP FÖLDRŐL korongja lyórint ésmozog. a strandlabda. Ha azonban az első vagy a máso- A közegellenállási erő akkor takaríthatunk meg. Ha kisebbkülső erőt Giovanni Alfonso Borelli (1606–1679) a gömb alakú naptest, melynek dik emeletről ejtjük őket, lényegesen gyorsabb

lesz a négyzetes függvénye a sebeskell kifejtenünk, akkor mindenképpen itáliai természettudós, a biomechanika felülete az ún. fotoszféra. A fotoszféra csapágygolyó zuhanása. Fejleszd kísérleteidet méréssé ha aK.közeg örvényes hosszabb úton kell aségnek,6000 atyja, több rajzot is készített az emberi hőmérséklete megközelítőleg úgy, hogy digitális fényképezőgéppel sorozatképeket készí(turbulens) áramlással kerüli elvégezni. következtében szervezetben működő emelőkről. Amunkát magas hőmérséklet a Az egyszerű Nap a hideg gévilágűr felé rövid hullám- Ha ez az áramlás tesz az egymás mellett eső testekről! A csapágygolyó esetében a légellenmeg a testet. pek két alaptípusa hosszú (fény-) sugár- (lamináris), akkor írunk. elektromágneses állás hatása csak toronyháznyi magasságok, vagyis igen nagy1843-at sebességek eseörvénymentes Ne csak az emelő a lejtő.ki.Az zástésbocsát Gyakran olvashatunk, Megjelenik nézd! tén okoz lényeges eltérést a szabadeséstől. A strandlabda zuhanása nagyobb a sebesség első hatványával ará emelők esetén az emelendő test súlyerejének éskülönböző az berendezésekről, Joule Ahallhatunk mágmérete miatt már rövidebb úton is lassúbb lesz a szabadesésnél. nyos az erő. általunk kifejtett erőnek ahőhatásáról forgatónyomatéka amelyek Nap energiáját hasznosítják. neselektromosság és a atart

A

egyensúlyt. Röviden: erő és erőkar szorzata között vannak egyedi és közösségi hő me chanikai az értékéről címűEzek könyve. egyenlőAza teher és teherkar szorzatával. Emelő felhasználásúak, ez utóbbiakat erőműábra alapján, mintha Te lennél típusú egyszerű gépek az egy- aéssúrlódással kétoldalú vekként(vagy tárgyaljuk: Joule, tarts kiselőadást egy-kívülről éskeletkező kétkarú) emelő, az álló-a) Mekkora 7. Két 8. Egy autó vezetője hőmennyiség ésésamozgócsiga, mecha- lesz a 0,5 kg kieső virágcserép sebesegyfor ésgyűjtés a csigasorok. A napkollektorok (nevük a latin collectioa=hengerkerék összeszedés, szómunka kapcsolatáról az Angol sége földet éréskor? tömegű labdának a legnamának tűnőnikai labdát egyéppen a megengedett ból származik) a Nap sugárzási energiáját gyűjtikKirályi össze,Társaság tárolják ülésén! leggyaka) Számolj a nehézségi gyobb sebessége? szerre, egymás mellettGyűjtsd össze, sebességgel halad az aurabban víz felmelegítésével. Ne csak hogy milyen gyorsulás pontos Mab) Ha egy hosszú fonállala helyes nagy magasságban elejtópályán. Hányszorosára Hatásfokuk 50% körüli. A nézd! TÁPLÁLÉKOK MEGÍTÉLÉSÉBEN, kiválasztásában, étrend kiala egyszerű gépek Felhasználásuk: gyarországon mérhető tünk. Az összekötjük, és úgy ejtjük 1 kg tömegű lab- szempontot növekszik aazközegellenálkításában számos kell �igyelembe venni. Az anyagcserében vannak a fotón látható erősítésre úszómedencék fűtése, adó tápanyagok zsírok, szénhidrátok) mellett vitaminokértékével! el (fehérjék, őket, akkor melyik lesz lási erő, ha a sebességét m energiát használható kondigépben! lakóházak melegvízellátása, sebességre kéra, ásványi anyagokra, makro- és mikroelemekre, vízre is szükségünk van. da 20 ehhez b) A valóságban szabálytalanul s Az ásványi anyagokat ésalul? lakóházak kiegészítő fűtőrendszere, a vitaminokat legkönnyebben sok zöldség és gyüképest milyen lehet a bec) Mekkora így a maxikm pes felgyorsulni. légkondicionálás stb. mölcs fogyasztásával, főzelékekkel, tejjel és tejtermékekkel,160 húsokkal -ra tudjuk növeli? csapódás sebessége? mális sebességük? Felépítésük: 66 h a táplálbevinni a szervezetbe. Ezekkel a kérdésekkel részletesen foglalkozik fényelnyelő réteg (matt fekete, fényt nem visszaverő feskozástudomány. tékkel vonják be), 01_Temakor_21-25_fejezet.indd 66 2013.02.22. 16:16:19 csőkígyó (átveszi a hőt, és szivattyúk segítségével egy Tápanyagszükséglet az egyes tápanyagokból az energiatartalom alapján számítva 47 hőtároló tartályba, illetve a felhasználás helyére továbbítja, fagyálló folyadékkal kell feltölteni, levegővel töltött Tápanyag 1800 kcal-s étrend 2200 kcal-s étrend változata is létezik), fehérje 54 g (z220 kcal) 66 g (z270 kcal) 01_Temakor_01-20_fejezet.indd 47 2013.02.22. 16:09:37 hőszigetelő rétegek (a veszteségek csökkentésére). Kiegészítők: szénhidrát összesen 261 g (z1070 kcal) 319 g (z1310 kcal) vezérlőrendszer, 27 g (z110 kcal) 32 g (z130 kcal) hőtároló ebből stb. cukor maximum

3. Gyakorlati alkalmazásokon

keresztül mutatjuk be a mindennapok tudománnyal való kapcsolatát.

zsír

4. A kötetek számos projekt-

feladatot, vitaindítót, gyűjtőmunkára és internetes keresésre buzdító feladatot tartalmaznak.

DIGITÁLIS TANANYAGOK: A tankönyvcsaládhoz új tankönyv-megjelenítő keretszoftvert és kiegészítő digitális tananyagot fejlesztünk. Ezekben a hagyományos tanári kézikönyv elemein túl olyan kettő- és háromdimenziós animációkat, videókat és interaktív feladatokat kínálunk, amelyekkel akár a teljes tanítási órát is ki lehet tölteni. Ezt évről évre, folyamatosan bővítve legalább 200 interaktív tartalmat szeretnénk készíteni.

GÉPEK?!

A KÖZEGELLENÁLLÁSI ERŐ mindig a relatív mozgást akadályozza. Ezért például egy haladó testet fékezhet az álló közeg, egy álló testet felgyorsíthat az áramló közeg. Gondolj a vitorlásokra! Ugyanolyan viszonyok esetén melyik testre hat kisebb közegellenállási erő? Mit jelenthetnek az Ne csak „ugyanolyan nézd! viszonyok”?

2. A jelentésteremtéshez gyak-

Foglaljuk össze!

nemű, hanem a folyadék halmazál Ha egy test és az őt körülvevő lapotú közeg is akadályozza a hozzá folyékony vagy légnemű közeg viszonyított mozgást. Például stranegymáshoz képest mozog, akkor EGYSZERŰ GÉPEK A MINDENNAPOKBAN doláskor, állóvízben futás közben fellép a relatív mozgást akadályovagy az áramló folyóvíz sodrása ellen küzdve érezzük ezt. Ráadásul ebből az zó közegellenállás. Ez a jelenség világ hét csodája közé taris kiderül, hogy a nagyobb anyagok minden más szempontbólAazoEZEK sűrűségű IS 22. MÁR mindig olyan erőhatásban nyiltoznak az egyiptomi nagy nos feltételek mellett nagyobb fékezőhatást fejtenek ki. vánul meg, amely csökkenteni

60 g (z560 kcal) 73 g (z680 kcal) A napelemek, a fénysugárzás energiáját közvetlenül elektromos energiává átalakító berendezések. 35 g 35 g Hatásfokuk z10%. (A drága berendezések hatásfoka megközelítheti a 30%-ot is, a legolcsóbbaké néhány százalékos.) Számold át a MINKET MOST AZ ENERGIATARKeresd meg Felhasználásuk: Ne csak kcal-ban megTALOM ÉRDEKEL elsősorban. Ne csak az Országos űrkutatás (műholdak, űrállomások) áramellátása, nézd! nézd! adott értékeket A szervezetben az elfogyasztott élelNépegészség lakóházak, tanyák kiegészítő áramellátása, kJ-ra! Számítsd miszerek anyagai összetett biológiaiügyi Intézet műszaki kisberendezések (számológépek, órák, játékok), ki, hogy a felsorolt tápanyagoknak kémiai folyamatok során átalakulhonlapját! Tájékozódj az egészséges elektromos autók, repülőgépek, mennyi az egy grammra jutó energianak. Az energiatermelés szemponttáplálkozásról! nehezen hozzáférhető helyek automatikus rendszereinek áramellátása. tartalma, valamint azt, hogy milyen jából egyszerűen szólva „elégnek”. Felépítésük: a szilíciumból) bevitt energiának a fő tápanyagok A táplálékok arról Általában félvezetőenergiatartalma anyagokból (leggyakrabban készítik. közötti százalékosállnak. megoszlása! tájékoztatja a vásárlót, hogy az adott A legolcsóbb, de leggyengébb napelemek szerves polimerekből étel elfogyasztásával ezekben az égési folyamatokban a szerveA napkohó a napenergiát kis térfogatrészbe összegyűjtő szerkezete mennyi energiát nyer. zet. Egy parabola alakú tükörfelület egy pontba gyűjti a sugárzás Ennek energiáját. Ezt vagy közvetlenül felhasználják (akár például egy az energiának egy része közvetlenül hasznosul, kiránduláson főzésre, vízforralásra is), vagy az itt felmelegített vizet más merésze elraktározódik, hőtárolóba vezetik. Használható a napkohó egy kisebb lakóház elsősorban a szervezet zsírlegvíz-szükségletének előállítására, vagy akár fűtésrásegítésre is. szöveteiben. Megint csak leegyszerűsítve a dolgokat, ha sokat mozgunk, akkor sok 91 energiát használunk el. Így kevesebbet raktároz a szerveze02_Temakor_26-38_fejezet.indd 91 2013.02.22. 16:33:55 tünk, sőt szükség szerint a zsírszövetekből is energiát vonhat ki. rost

81 02_Temakor_26-38_fejezet.indd 81

2013.02.22. 16:32:10

Formai jellemzők: • A/4-es méret 120 oldalban • Tartós, keménytáblás kivitel • Szöveg és kép szerves egységben

3

AZ ÚT a tudÁSHOZ tankönyvcsalád

1. Ráhangolásként a leckék

A sorozat kötetei a következő kerettantervek alapján készülnek: NAT

re

ttant

er

v

NAT

v

v er

re

ttant

Ke

Ke

re

er

NAT

Ke

4-osztályos gimnázium B (3.2.08.2.) 6-osztályos gimnázium B (4.2.09.2.) 8-osztályos gimnázium B (5.2.13.2.) 1 órával emelt szakközépiskolai B (6.3.4.2.)

ttant

Egyéb fontos információk:

Az átdolgozott 9.-es MX-225/B kiadói kódú könyv akkreditációját elindítottuk, így a rendelési határidőn belül elérhető lesz a 2013/2014. tanév tankönyvjegyzékén. (Jelenleg az első kiadás MX-225 jelű változata szerepel a jegyzéken, amelyet előreláthatólag április végén az új MX-225/B kötet vált le.) A 10.-es és a 11.-es tankönyveink változatlan formában szerepelnek az idei tankönyvjegyzéken, az átdolgozást felmenő rendszerben készítjük el.

A sorozat koncepciója:

Sorozatunkat a NAT 2012 és a hozzá kapcsolódó B kerettantervek alapján dolgoztuk át. A szakmailag igényes, de könnyed stílusú kötetek minden lényeges tényanyagot tartalmaznak, kreatív gondolkodásra, aktív tanulásra késztetnek. A mindennapi tapasztalatokra építve, szinte az összes középiskolai tantárg�gyal együttműködve, azokból példát hozva, környezettudatos és emberközpontú szemléletet alakítanak ki. A fizika iránt érdeklődő diákok megkapnak ebben a könyvben minden, a további fejlődésükhöz szükséges lehetőséget és inspirációt.

A 9. osztályos kötet tartalmi újdonságai: Folyadékok és gázok mechanikai tulajdonságai Égi mechanika Hooke-törvénye

1. A fizika iránt érdeklődő, műszaki vagy természettudományos pályára készülő tanulók számára ajánljuk.

2. A tananyag feldolgozása a tudomány logikáját követi.

3. A középszintű érettségi vizsga követelményeit tartalmazza és az emelt szintű érettségi vizsgához kellő

alapot biztosít. 4. Nagy hangsúlyt fektet a számolási készség fejlesztésére, ezért számos kidolgozott feladatot tartalmaz. 6. Az iskolai és otthoni gyakorláshoz kellő számú és fokozatosan nehezedő számítási feladatot kínál. 7. Tág teret ad az önálló kutatásnak, tevékenykedésnek, így a tanulók könnyen tovább fejleszthetik tudásukat.

DIGITÁLIS TANANYAGOK:

v

er

v er

AT N NAT

ttant

MX-233/1

Ke

re

Ke

ttant

Ke

re

e err v v

NAT

NAT

Ke

4

egy család hétköznapi beszélgetései közben felvetődő egyszerű problémával kezdődnek.

2. Az ismeretek megfogalmazá-

sa szakszerű és jól érthető.

3. A tudománytörténeti érde-

kességek a nagypapa elbeszélésében jelennek meg.

4. A kidolgozott feladatok vé-

A kötetek elkészítésének fontosabb alapelvei:

A tankönyvcsaládhoz új tankönyv-megjelenítő keretszoftvert és kiegészítő digitális tananyagot fejlesztünk. Ezekben a hagyományos tanári kézikönyv elemein túl olyan kettő- és háromdimenziós animációkat, videókat és interaktív feladatokat kínálunk, amelyekkel akár a teljes tanítási órát is ki lehet tölteni. Ezt évről évre, folyamatosan bővítve legalább 200 interaktív tartalmat szeretnénk készíteni.

1 2 3 4 5

A kötetekben fellelhető didaktikai eszköztár:

r er e t t a n t t ttan

gigkövetése fejleszti a számolási készséget.

A múltkor sokáig néztem a nyüzsgő hangyákat a bolyban, ma meg az iskola udvarán a látszólag összevissza járkáló diákokat, s szinte megszédültem. Minden mindenhez kéA múltkor sokáig néztem a nyüzsgő hangyákat a bolyban, pest változtattaösszevissza a helyét, helyzetét, ma meg az iskola udvarán a látszólag járkáló tehát mozgott. Akaratlanul is valamiféle pontot kerestem, hogy el ne tévedjek. múltkor sokáig biztos, néztem a mindenhez nyüzsgő hangyákat a bolyban, diákokat, s szinteA megszédültem. Mindennyugvó kéma meg sokáig az iskola udvarán a látszólag járkáló pest változtatta a helyét,Ahelyzetét, tehát mozgott. isösszevissza va- a bolyban, múltkor néztem aAkaratlanul nyüzsgő hangyákat diákokat, s szinte megszédültem. Minden mindenhez ké- megtaláljuk azt a lamiféle biztos, nyugvó ma pontot hogy el ne tévedjek. Ezekben az egyszerű esetekben könnyen megkerestem, az iskola udvarán a látszólag összevissza járkáló pest változtatta mozgott. Akaratlanul ismozognak. vadiákokat,a shelyét, szintehelyzetét, megszédültem. Minden mindenhez testet, tehát amelyhez képest a többiekkéLehet ez egy lamiféle biztos, nyugvó pontot kerestem, hogyhangyákat elAkaratlanul ne tévedjek. A múltkor sokáig néztem a heverő nyüzsgő a bolyban, pest változtatta a helyét, helyzetét, tehát mozgott. is vaföldön kődarab vagy egy hűs árnyékot adó fa az Ezekben az egyszerű esetekben könnyen megtaláljuk azt a ma meg az iskola udvarán a látszólag összevissza járkáló biztos, nyugvó pontotmozognak. kerestem, hogy elez ne tévedjek. udvaron. Ha ehhez képest minden pillanatban meg tudjuk testet,lamiféle amelyhez képest a többiek Lehet egy diákokat, sazszinte Mindenmegtaláljuk mindenhez ké-a Ezekben egyszerű esetekben könnyen azt adni egy megszédültem. kiválasztott szaladgáló helyét, mozgásának fürgeségét, azt földön heverő kődarab vagy egy hűs árnyékot adó fa az A múltkor sokáig néztem a nyüzsgő hangyákat a bolyban, pest változtatta a amelyhez helyét, helyzetét, mozgott. Akaratlanul is vatestet, képest atehát többiek Lehet azt ez egy ismerjük a mozognak. mozgását. udvaron. Ha képest minden pillanatban meg tudjuk Ezekben azmondhatjuk: egyszerű esetekben könnyen megtaláljuk a ma meg azehhez iskola udvarán apontot látszólag összevissza járkáló lamiféle biztos, nyugvó kerestem, hogy el ne tévedjek. földön heverőmozgásának kődarab vagyfürgeségét, egy hűs árnyékot fa az testet, amelyhez képest a többiek mozognak. Lehetadó ez egy adni egy kiválasztott helyét, aztkédiákokat, szaladgáló s szinte megszédültem. Minden mindenhez udvaron. ehhez képest minden pillanatban meg tudjuk HaHa egy test mozog, akkor földön heverő kődarab vagyAkaratlanul egy hűshelyzetváltoztatásának árnyékot mondhatjuk: ismerjük a mozgását. pest változtatta a helyét, helyzetét, tehát mozgott. is va- adó fa az gyorsaságát a sebesadni egyudvaron. kiválasztott szaladgáló helyét, mozgásának fürgeségét, Ezekben az ehhez egyszerű esetekben könnyen megtaláljuk aztazt a ség* jellemzi. Jele: (a latin velocitas: gyorsaság, fürgeség szóból). Ha képest pillanatban meg tudjuk lamiféle biztos, nyugvó pontot kerestem, hogy elminden ne vtévedjek. mondhatjuk: ismerjük a mozgását. testet, amelyhez képest a többiek mozognak. Lehetaez egy kicsi (közelít nulláadni egy kiválasztott helyét, mozgásának fürgeségét, azt A szaladgáló sebesség vektormennyiség. Nagysága nagyon Ha egy test mozog, akkor helyzetváltoztatásának gyorsaságát a sebesföldön heverő kődarab vagy egy hűs árnyékot fa az mondhatjuk: a mozgását. hoz) ∆tgyorsaság, időtartam alatt megtett ∆s út ésadó az idő hányadosa. ség* jellemzi.Ezekben Jele: v az (a egyszerű latinismerjük velocitas: fürgeség szóból). esetekben könnyen megtaláljuk azt a meg tudjuk Ha egy testudvaron. mozog, akkor helyzetváltoztatásának gyorsaságát a sebesHa ehhez képest minden pillanatban A sebesség vektormennyiség. Nagysága a nagyon kicsi (közelít nullás s D [ ] m szóból). testet, amelyhez képest av szaladgáló többiek Lehet ez egy jellemzi. Jele: (ahelyzetváltoztatásának latin mozognak. velocitas: gyorsaság, fürgeség adni egy kiválasztott helyét, mozgásának fürgeségét, azt Haség* egy test mozog, akkor v és = , mértékegysége: = a. sebes[vgyorsaságát ] = kicsi hoz) ∆t időtartam alatt megtett ∆s út azmozgását. idő hányadosa. A sebesség vektormennyiség. Nagysága a nagyon nulláföldön heverő kődarab vagy hűs árnyékot adó fürgeség fa mondhatjuk: ismerjük aD t egy s szóból). [t ] az(közelít ség* jellemzi. Jele: v (a latin velocitas: gyorsaság, hoz) ∆t ∆s út ésaaz időmeg hányadosa. udvaron. Haidőtartam ehhez[ sképest minden pillanatban tudjuk Ds ] alattmmegtett km A sebesség Nagysága nagyon kicsi (közelít nulláv =adni egy , mértékegysége: . mozgásának vmozog, =helyét, [vektormennyiség. ] = Gyakran mértékegységet is: használják a fürgeségét, kiválasztott szaladgáló azt Ha ∆t egy gyorsaságát a sebeshoz) időtartam alatt megtett ∆s [út hányadosa. Dt s ] és az stest D t ] akkor s helyzetváltoztatásának [ m idő h v = , mértékegysége: . v = = [ ] velocitas: gyorsaság, fürgeség szóból). jellemzi. Jele: v (a latin mondhatjuk: ség* ismerjük a mozgását. t 0, 001 km km DsDkm [ s ][t ] m s 1amnagyon vektormennyiség. Gyakran használják a , mértékegysége: mértékegységet 6 = 1× kicsi (közelít = 3, nullá. vA=sebesség = . [v ] =is:Nagysága km 1 hidőtartam t akkor D∆t s h t s [ ] hoz) alatt megtett ∆s út és az idő hányadosa. Ha egy test mozog, helyzetváltoztatásának gyorsaságát a sebesh Gyakran használják a mértékegységet is: h gyorsaság, m (a latin 0, 001 km km 3600 km= ség* jellemzi. Jele: velocitas: szóból). 1Dvs = 1× 3, 6 [ s ] . m fürgeség Gyakran v = s használják , mértékegysége: . is:(közelít 0,h001 km nullá=km 1 a hm mértékegységet [va1] ×=nagyon A sebesség vektormennyiség. Nagysága kicsi 1 3 6 = = , . h Dt [t 1] s s az0,idő h Azhányadosa. 1960-as években történt, hogy a szórakozottságáról 3600 hoz) ∆t időtartam alatt megtett ∆s m út és 001 km h= 3, 6 km 1 km = 1× is . 3600 matematikus, Kalmár professzor úr, Gyakran használják 1 híres nagyis:szegedi h Ds [ s ]as hm mértékegységet h gondolataiba mélyedve szabálytalanul ment át az úttesten. v= , Az mértékegysége: . 3600 = hogy [v ] = történt, 1960-as években a szórakozottságáról Dt [t ] m sévekben 0, 001éppen km otthogy km a szórakozottságáról Az 1960-as történt, is híres nagy szegedi matematikus, Kalmár 1 = 1× Az 3, 6álló rendőr =professzor . úr, magához intette: – No öreg, tudja-e 1 mennyi km s szegedi h Kalmár professzor maga, hogy az a A tudós,úr,elmélkedéséből csak is híres nagy matematikus, gondolataiba mélyedve szabálytalanul ment át az h hogy úttesten. 1960-as évekbenis:történt, aderékszög? szórakozottságáról Gyakran használják a Az mértékegységet 3600 szabálytalanul mélyedve ment az úttesten. félig kizökkenve, rögtön rávágta: –átPí-fél! Tudjuk, hogy a tudás hahis gondolataiba Az éppen ott álló rendőrnagy magához intette: – No öreg, tudja-e híres szegedi matematikus, Kalmár professzor úr, Az 0éppen ott magáhozhogy intette: – át No tudja-e derendőr nem tudjuk, miért engedte tovább büntetlenül a rend km km , 001talom, maga, hogy mennyi azmagondolataiba derékszög? Aálló tudós, elmélkedéséből csak mélyedve szabálytalanul ment azöreg, úttesten. 1 hogy 3, 6az történt, = ×mennyi = . professzort… azévekben arendőr derékszög? A hogy tudós, csak őre Az1éppen 1960-as aelmélkedéséből félig kizökkenve,maga, rögtön rávágta: –tanult Pí-fél! Tudjuk, a tudás haálló magához intette: –szórakozottságáról No öreg, tudja-e 1ott s Az hidőshogy h szegedi félighogy kizökkenve, rögtön rávágta: –büntetlenül Pí-fél! hogy a tudás haismennyi híres nagy matematikus, Kalmár professzor talom, de nem tudjuk, hogy miért engedte tovább a rend maga, az a derékszög? A tudós,Tudjuk, elmélkedéséből csakúr, 3600 talom, degondolataiba nem tudjuk, miért engedte tovább büntetlenül aharend mélyedve ment áta az úttesten. félig kizökkenve, rögtön hogy rávágta: – szabálytalanul Pí-fél! Tudjuk, hogy tudás tanult őre az idős professzort… tanultdeőre az éppen idős professzort… Az ott álló miért rendőrengedte magához intette: – No öreg,atudja-e talom, nem tudjuk, hogy tovább büntetlenül rend Az 1960-as években történt, hogy a szórakozottságáról maga,őrehogy mennyi az a derékszög? A tudós, elmélkedéséből csak tanult az idős professzort… is híres nagy szegedi matematikus, Kalmár professzor úr, félig kizökkenve, rögtön rávágta: – Pí-fél! Tudjuk, hogy a tudás ha1. Mekkora súrlódási hatúttesten. Mártira korcsolyázás gondolataiba szabálytalanul menterő áttovább az talom, de mélyedve nem tudjuk, hogy miért engedte büntetlenül a rend közben, amikor állandó sebességgel siklik a jégen? Az éppen rendőr magához intette: – No öreg, tudja-eMárti súlya 500 N, a korcsolya éle tanultott őreálló az idős professzort… a jégtudós, közötti csúszásiamikor súrlódási értéke 0,01. 1. Mekkora súrlódási erőazhat Mártiraés korcsolyázás közben, ál- együttható maga, hogy mennyi a súrlódási derékszög? elmélkedéséből csak 1. Mekkora erőAhat Mártira korcsolyázás közben, amikor állandó siklik a jégen? Márti súlya 500 N, a korcsolya éle félig sebességgel kizökkenve, rögtön rávágta: – Pí-fél! Tudjuk, hogy a tudás halandó sebességgel siklik jégen? korcsolyázás Márti súlya 500 N, a korcsolya 1. Mekkora súrlódási erő hat aMártira közben, amikor ál-éle Megoldás: éstalom, a jég de közötti csúszási súrlódási együttható értéke 0,01. értéke nem tudjuk, miért engedte tovább büntetlenül a rend és asebességgel jéghogy közötti csúszási súrlódási együttható 0,01. landó siklik a jégen? Márti súlya 500 N, a korcsolya éle Adatok: tanult őre az idős professzort… és a jég közötti csúszási együttható értéke 0,01. m = 0súrlódási , 01, Megoldás: Megoldás: 1. Mekkora súrlódási erő hat Mártira korcsolyázás közben, amikor álAdatok: = 500 N. Márti súlya 500 N, a korcsolya éle Adatok: landó sebességgelFny siklik a jégen? Megoldás: m = 0, 01, més=a0jég , 01,közötti csúszási súrlódási együttható értéke 0,01. Adatok: Fs = ? Fny = 500 N. m = Fny0,= 01500 , N. Fs = m × Fny = 0, 01× 500 N = 5 N. Megoldás: súrlódási FnyF= 500erő N. hat Mártira korcsolyázás közben, amikor álFs1.=Mekkora ? s =? Adatok: Mártira N nagyságú erőéle hat. landó sebességgel siklik a jégen? Márti6 súlya 500 N,súrlódási a korcsolya F= = 0, 01× 500 N = 5 N. értéke 0,01. Fs =ésm a× Fjég 0F, 01 == 5 N. ?0,m01×N,Fny s× 500 ny = sm= közötti csúszási súrlódási együttható 500 N.0nagyságú FsFMártira = m ×súrlódási Fny6 = , 01 × 500 =5A N. haladó N súrlódási erő hat. mozgás helyváltoztatás. A mozgástan, idegen szóval kinemati ny = Mártira 6 N nagyságú erő hat.N Megoldás: Mártira erő hat.és időbeli leírásával foglalkozik. Fs = ?6 N nagyságú súrlódásitérbeli Adatok:A haladó mozgás A haladó mozgás helyváltoztatás. mozgástan, szóval akinematika, A mozgástan, A idegen szóval idegen kinematika, mozgás a mozgás Fs = m × Fny =helyváltoztatás. 0, 01× 500 N = 5 N. m = 0, 01 , és időbeli leírásával foglalkozik. térbeli és időbeli leírásával foglalkozik. A térbeli haladó mozgás helyváltoztatás. A mozgástan, idegen szóval kinematika, a mozgás N nagyságú súrlódási erő hat. Fny = 500 N. Mártira 6térbeli és időbeli leírásával foglalkozik. Fs = ?

A haladó mozgás helyváltoztatás. A mozgástan, idegen szóval kinematika, a mozgás és időbeli leírásával foglalkozik. Fs = m × Fny = 0, 01× 500 térbeli N = 5 N.

5. Rövid összefoglalások hívják

fel a figyelmet a megtanulandó tartalmakra.

Mártira 6 N nagyságú súrlódási erő hat. A haladó mozgás helyváltoztatás. A mozgástan, idegen szóval kinematika, a mozgás térbeli és időbeli leírásával foglalkozik.

Formai jellemzők: • B/5-ös méret • 220 oldal • A szövegeket és a képi elemeket két külön hasábban helyeztük el.

5


FIZIKA 9. - TARTALOM

FIZIKA 9. - TARTALOM

TARTALOM

Tartalomjegyzék

EGYSZERŰ GÉPEK A MINDENNAPOKBAN 21. Egyensúly ......................................................................................................................... 62 22. Már ezek is gépek?! ...................................................................................... 66

Első témakör Mozgások

REZGÉSEK, HULLÁMOK 23. Rezeg a léc ....................................................................................................................... 70 24. A hullámzó Balaton tetején ......................................................... 74 26. Reng a Föld! .................................................................................................................. 76 A KÖZLEKEDÉS KINEMATIKAI PROBLÉMÁI 1. Utazunk, de hová és mivel?! ........................................................ 10 2. Mozgásban vagyunk ................................................................................... 14 3. Közlekedünk az úton ................................................................................. 16 4. Zuhanás a mélybe ............................................................................................. 20 5. Körbe-körbe karikába ............................................................................. 22 TÁJÉKOZÓDÁS ÉGEN-FÖLDÖN 6. Miénk itt a tér ............................................................................................................ 26 7. Rohan az idő ................................................................................................................. 30

A KÖZLEKEDÉS DINAMIKAI PROBLÉMÁI 8. Az erő legyen velünk! ............................................................................... 9. Miért „fogyaszt” az egyenletesen mozgó autó? .................................................................................................................. 10. Nehézség, súly ......................................................................................................... 11. Rúg-e a rugó? ............................................................................................................. 12. Mitől kanyarodik? .......................................................................................... A TÖMEGVONZÁS 13. Mi fékezi a zuhanást? ............................................................................... 14. Mi „hajtja” a rakétát? ................................................................................. 15. Kölcsönös vonzás ............................................................................................. 16. És mégis mozog a Föld… Az égitestek mozgása ..............................................................................

A NAGY TELJESÍTMÉNY TITKA: GYORSAN ÉS SOKAT 17. Munkálkodjunk, dolgozzunk! .................................................. 18. Erő-e a lóerő? ............................................................................................................ 19. Kinek van erre energiája? ................................................................ 20. Változik, és mégis megmarad .................................................

32 36 38 42 44

46 48 50 52

54 56 58 60

)-/:'34!.

.AGYANYÓZSGÀSb Mozgástani alapfogalmak

(OLJ¸RUNK A mozgás hely szerinti jellemzése

%GYEDÓLNEMMEGYb A tehetetlenség törvénye

+ÍLCSÍNKENYÀRVISSZAJ¸Rb Párkölcsönhatások

-ILYENGYORSANHALADUNK A mozgás időbeli jellemzése, a sebesség fogalma

'YORSULJUNKFEL A gyorsulás fogalma

Második témakör Energia

ENERGIA NÉLKÜL NEM MEGY 26. Azért eszünk, hogy éljünk ............................................................. 80 27. Mennyit „eszik” és mennyit „füstöl” a csodakocsi? ............................................................................................................. 84 28. Fokról fokra ................................................................................................................. 88

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

4ÍRVÀNYESEZ Erőtörvények

,EGYÓNKTÑLANEHEZÀN A nehézségi erő

6ISSZANYERIAZALAKJ¸Tb 6AGYTAL¸NMÀGSEM A testek rugalmassága

6ISSZAPATTAN 6AGYTAL¸NMÀGSEM Ütközések

,ENDÓLJÓNKBELE Lendület, lendületmegmaradás

%ZALEGEGYSZERÒBB Az egyenes vonalú egyenletes mozgás

#SAKAV¸LTOZ¸S¸LLANDÊ Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás

*ÊLESIKb A szabadesés

(OGYANMOZOG-IÀRTÑGY A lendület

+ÍRBE KÍRBE KARIK¸BAb Az egyenletes körmozgás

!LÀNYEGMEGMARAD A lendületmegmaradás törvénye

,ÀGYERÌS Az erő

'YORSÄTSUNK Newton II. törvénye

2ÑG PEDIGL¸BASINCSb A rugóerő

.YÑJTOM NYÑJTOM NEMSZAKADb Rugalmas nyújtás, Hooke-féle törvény

!ZÍRÍKH¸TR¸LTATÊKb A súrlódási és a közegellenállási erő

LTAL¸NOSVONZÊD¸S Newton gravitációs erőtörvénye (Kiegészítő anyag)

+ÍZÀPRENÀZZ Az egyenletes körmozgás dinamikai leírása

SMÀGISMOZOGA&ÍLDb Az égitestek mozgása

"ORULVAGYNEMBORUL A pontszerű és a merev test egyensúlya

-ITËLFOROG A forgatónyomaték

%ZTADDÍSSZE Az eredő erő meghatározása

3TABILVAGYNEMSTABIL Egyensúlyi helyzetek

-¸REZEKISGÀPEK %GYSZERè Emelők, csigák, lejtő

)))-5.+! %.%2')! 4%,*%3¤4- .9

$OLGOZZUNK A munka

4ÍLTËDJÓNKFEL Az energia

8

9

Tartalomjegyzék

-ILESZBELËLE A munkák fajtái, a mozgási energia

(ATÀKONYS¸G ENERGIATAKARÀKOSS¸G A hatásfok

)6&/,9!$ +/+ 3':/+ -%#(!.)+*! -IBËLLESZACSEREBOG¸R Kölcsönhatási energiák ( EGYREMEGY A magassági energia

110

!KÍLCSÍNÍSVONZ¸S EGYM¸SHOZ KÍT Két pontszerű test közötti gravitációs kölcsönhatás energiája (Kiegészítő anyag)

0ATTAN¸SIGFESZÓLVEb Rugalmas energia* (rugóenergia)

114

108

118

.YOM¸SUT¸NAM A nyomás fogalma, a hidrosztatikai nyomás, a légnyomás és mérése a(EURÀKA(EURÀKAm Nyomásviszonyok folyadékokban, felhajtóerő, úszás a&ESZÓLTSÀGAFELÓLETENm Folyadékok modellje, a folyadékrészecskék között fellépő erők (adhéziós- és kohéziós erők), felületi feszültség, hajszálcsövesség ! FOLYADÀKLEHETaIDE¸LISm MEG NEMIS ÀSMÀG¸RAMOLHATIS Áramló folyadékok és gázok

120

)6&³''%, +


4EHETETLENEKVAGYUNK A tömeg

ENERGIAÁTALAKÍTÓ GÉPEK 32. Átalakul, de megmarad! ..................................................................... 100 33. „Unokáink is látni fogják”?! ......................................................... 102 34. Főzőcske? – Csak okosan! ............................................................... 104

SZAKKIFEJEZÉSEK LISTÁJA

¸S ELLEN¸S Newton III. törvénye ,%4 !LAP % A dinamika alapegyenlete

A NAP 29. Süss fel Nap! ................................................................................................................. 90 30. Terjed a hő? ................................................................................................................... 94 31. Szökik a hő! ................................................................................................................... 98

HASZNOSÍTHATÓ ENERGIA 35. Ez jól elbújt! .................................................................................................................. 36. Kicsi a bors… .............................................................................................................. 37. …de erős! ............................................................................................................................ 38. A rendetlenség magától nő! ........................................................

))%2«4!.

2AKT¸ROZZUKEL A mechanikai energiamegmaradás törvénye*

3IESSÓNKoAZIDËPÀNZ A teljesítmény

2013.02.22. 15:59:54 10

6

7


Hétköznapi probléma felvetése

Rövid összefoglalás

A TÖMEGVONZÁS

MI FÉKEZI A ZUHANÁST?

13.

Az elejtett testek azért zuhannak a Föld középpontja felé, mert annak gravitációs erőterében vannak, hat rájuk a nehézségi erő. Közismert tapasztalat, hogy a testek nagy magasságból történő esését befolyásolja a levegő. Hogyan nevezik a levegő mozgást akadályozó hatását?

L

égellenállásnak vagy általánosan közegellenállásnak. A jelenségét sok esetben felhasználják, például a gyorsan mozgó testek lassítására Fékezőer nyőket fékező szárnyakat alkalmaznak a repülőgépek rövidebb úton való megállítására vagy ejtőernyőket

Kérdések és feladatok 1. Két ejtőernyős egy apa és a ia teljesen egy forma ernyővel ugranak Melyikük ér hamarabb földet, ha az apa tömege kg a iú tömege kg 2. Elemezz olyan mozgásokat, amelyekben egyidejűleg hasznos és káros 46 01_Temakor_01-20_fejezet.indd 46

8

A KÖZEGELLENÁLLÁSI ERŐ mindig a relatív mozgást akadályozza. Ezért például egy haladó testet fékezhet Ábrához kapcsolódó az álló közeg, egy álló testet felgyorsíthat az áramló közeg. Gondolj a feladat vitorlásokra! Ugyanolyan viszonyok esetén melyik testre hat kisebb közegellenállási erő? Mit jelenthetnek az Ne csak „ugyanolyan nézd! viszonyok”?

Válasz a felvetődő problémára

MÁS SPORTOS MOZGÁSOK közben tapasztalhatjuk, hogy nemcsak a légnemű, hanem a folyadék halmazállapotú közeg is akadályozza a hozzá viszonyított mozgást. Például strandoláskor, állóvízben futás közben A hétköznapi probléma vagy az áramló folyóvíz sodrása ellen küzdve érezzük ezt. Ráadásul ebből az is kiderül, hogytartalma a nagyobb sűrűségű anyagok minden más szempontból azofizikai nos feltételek mellett nagyobb fékezőhatást fejtenek ki.

a zuhanó emberek, testek biztonságos földet éréséhez Más esetekben küzdünk ellene például egy au tópályán nagy sebességgel mozgó jármű fogyasztását akár 70-80%-ban is a közegellenállás okozhatja. Vizsgáljuk meg hogy mitől is függ ez a hatás

A LÉGELLENÁLLÁS HATÁSÁT a saját bőrünkön is érezhetjük kerékpározás közben A jelenség csak nagy sebesség esetén okoz érezhető hatást Mindegy, hogy mi mozgunk gyorsan és a levegő áll vagy mi állunk esetleg igen lassan haladunk és a levegő áramlik fúj a szél Ha kisebbre húzzuk össze magunkat, kevésbé akadályoz. Ha áramvonalassá változtatjuk az alakunkat, szintén kisebb lesz a hatása. Általában nem örülünk neki de ha hátulról fúj a szél akkor segít nekünk könnyebben haladunk

Hasznos tanácsok

a közegellenállás Példá ul úszás, evezés stb.) 3. A híradások szerint Felix Baumgartner a sztratoszféraugrás során 4 perc 19 másodpercig zuhant szabadon. Ha az ernyő nélküli mozgássza kasz valóban szabadesés

lett volna, mekkora utat tett volna meg eközben A teljes ugrási magasság km volt 4. A futóversenyeken, a lovassportban és az autóversenyeken növeli a győ zelmi esélyeket, ha a versenyző ismeri és alkal

mazza a szélárnyék fogalmát kihasználja előnyeit Mi ennek a lényege 5. Nézz utána, mi a Formula–1-ben használt DRS és mi a szerepe 6. Mekkora a 20 méter magasan lévő ablakból

Gyakorlati alkalmazás KÍSÉRLETEZZ! Golyó és labda esése Ejts egyforma tömegű, különböző méretű golyókat különböző magasságokból! Egyszerű, akár otthon Azt tapasztaljuk, hogy néhány cm-es, de még nagyjából is elvégezhető kísérlet 1 m-es esés után is együtt mozog például a csapágygolyó és a strandlabda. Ha azonban az első vagy a második emeletről ejtjük őket, lényegesen gyorsabb lesz a csapágygolyó zuhanása. Fejleszd kísérleteidet méréssé úgy, hogy digitális fényképezőgéppel sorozatképeket készítesz az egymás mellett eső testekről! A csapágygolyó esetében a légellenállás hatása csak toronyháznyi magasságok, vagyis igen nagy sebességek esetén okoz lényeges eltérést a szabadeséstől. A strandlabda zuhanása nagyobb mérete miatt már rövidebb úton is lassúbb lesz a szabadesésnél. kieső virágcserép sebessége földet éréskor? a) Számolj a nehézségi gyorsulás pontos Magyarországon mérhető értékével! b) A valóságban ehhez képest milyen lehet a becsapódás sebessége?

Házi feladatnak is adható kérdések és feladatok

7. Két kívülről egyformának tűnő labdát egyszerre, egymás mellett nagy magasságban elejtünk. Az 1 kg tömegű labm sebességre kéda 20 s pes felgyorsulni.

Foglaljuk össze! Ha egy test és az őt körülvevő folyékony vagy légnemű közeg egymáshoz képest mozog, akkor fellép a relatív mozgást akadályozó közegellenállás. Ez a jelenség mindig olyan erőhatásban nyilvánul meg, amely csökkenteni igyekszik a test és a közeg egymáshoz viszonyított sebességét. Tapasztalatok alapján a közegellenállási erő nagysága egyenesen arányos a relatív sebesség négyzetével: F Fköz  v 2 ,  köz  áll.  C  v2 Fköz  C  v 2 .

A C mennyiség a közegellenállási tényező. A közegellenállási tényező függ a c vagy k betűvel jelölt alak- vagy formatényezőtől (minél áramvonalasabb a test, annál kisebb a közegnek a mozgást akadályozó hatása). Egyenesen arányos a test A homlokfelületével (a relatív sebességre merőleges legnagyobb keresztmetszetével) és a közeg  sűrűségével: 1 C  k  A  . 2

Megjegyzés: A közegellenállási erő akkor négyzetes függvénye a sebességnek, ha a közeg örvényes (turbulens) áramlással kerüli meg a testet. Ha ez az áramlás örvénymentes (lamináris), akkor a sebesség első hatványával arányos az erő.

a) Mekkora lesz a 0,5 kg tömegű labdának a legnagyobb sebessége? b) Ha egy hosszú fonállal összekötjük, és úgy ejtjük el őket, akkor melyik lesz alul? c) Mekkora így a maximális sebességük?

8. Egy autó vezetője éppen a megengedett sebességgel halad az autópályán. Hányszorosára növekszik a közegellenállási erő, ha a sebességét szabálytalanul km 160 -ra növeli? h 47

2013.02.22. 16:09:22

01_Temakor_01-20_fejezet.indd 47

2013.02.22. 16:09:37

9


A TÖMEGVONZÁS

16.

ÉS MÉGIS MOZOG A FÖLD… AZ ÉGITESTEK MOZGÁSA

T

öbb mint másfél évezreden át uralkodott Klaudiosz Ptolemaiosz (Kr. u. 2. sz.) görög természettudós geocentrikus, vagyis földközéppontú világképe. Az újkori csillagászat kezdetét jelentette a heliocentrikus, vagyis napközéppontú világkép alapjainak megalkotása. Ez Nikolausz Kopernikusz

Az égitestek mozgása az ősidőktől kezdve foglalkoztatta az embereket. De hogyan változtak az évezredek során a csillagászati ismeretek?

(1473–1543) lengyel csillagász nevéhez kötődik. Elméletének kiteljesítésében jelentős szerepe volt Galileo Galileinek és Tycho Brahe (1546–1601) dán csillagásznak. A ma is elfogadott égi mechanika megalapozójának Johannes Kepler (1571–1630) német csillagászt tekinthetjük.

HOGYAN IS MOZOGNAK az általunk jól ismert égitestek? A Nap körül majdnem kör alakú pályákon keringenek a bolygók, hosszan elnyújtott ellipszisek mentén mozognak az üstökösök. A bolygók körül holdak keringenek.

KEPLER HÁROM TÖRVÉNYE foglalja össze a Naprendszer bolygóinak mozgását leíró tapasztalatokat: 1. A bolygók ellipszis alakú pályákon 2. A Naptól a bolygókig húzott sza- 3. Minél távolabb keringenek, amelyek egyik gyújtó- kasz, a vezérsugár, egyenlő idők alatt kering egy bolygó a pontjában a Nap van. egyenlő területeket súrol. Vagyis a Naptól, annál hoszbolygók a Naphoz közelebb gyorsab- szabb a keringési ban mozognak, mint távolabb. (Ezt ideje. A pontos ösz szefüggés szerint felületi törvénynek is nevezik.) az ellipszispálya fél nagytengelyének 3 -ik hatványa arányos 2 3 a keringési idővel, vagyis: a 2  T ,

Nézz utána, hogy Ne csak milyen matemanézd! tikai összefüggés teljesül a p és r, valamint az a és c szakaszokra egy ellipszisben! Annak is nézz utána, hogyan nevezik az ellipszis kis- és nagytengelyének hányadosát!

=

ezért

a13 a23 a3  állandó, illetve  . T2 T12 T22

Kepler ezeket a törvényeket a csillagászati meg�igyelésekre alapozta, nem indokolta. Isaac Newton később mindhármat levezette a mechanika alaptörvényeiből és a gravitációs törvényből. Ő volt az első, aki megmutatta, hogy az égitestek és a Földön lévő tárgyak mozgását ugyanazon természeti törvényekkel írhatjuk le.

dinamikai feltételéVIZSGÁLJUK MEG EGY kilőtt lövedék pályáját a Földön! ből: F  m  acp , Tegyük fel, hogy a kilőtt Fg  m  acp , ágyúgolyóra csak a gravitá m m v2 ciós erő hat, ezért a golyó f  F 2  m I r r egy ív mentén fog repülni. m km Ha az ágyú kis sebességgel vI  f  F  7 , 9 , r s lövi ki az ágyúgolyót, akkor ha r  rFöld . a golyó parabolaívet leírva valahol belecsapódik a Földbe Ha az ágyúgolyó sebessé(A, B és C pont). Ha elég nagy a kilögét tovább növeljük, ellipszispályán vési sebesség, a golyó a Földet megmozog a Föld körül. Egy bizonyos kerülve a kilövés helyére érkezik nagyságú sebességet átlépve a kilőtt vissza (D görbe), vagyis körpályára ágyúgolyó parabolapályán végleg áll a Föld körül. A Földfelszín közelhagyja a Földet (E görbe). Az a vetlen közelében körpályán történő legkisebb sebesség, amellyel a test mozgáshoz szükséges sebességet végleg elhagyja a Föld vonzáskörzenevezzük első kozmikus sebességtét, a második kozmikus sebesség nek vagy körsebességnek. vagy szökési sebesség, melynek Az első kozmikus sebességet nagysága az energiák ismeretében meghatározhatjuk a körmozgás vezethető le. AZ EMBER ÁLTAL A VILÁGŰRBE JUTTATOTT ESZKÖZÖKnek több fajtája létezik. A műholdak valamelyik bolygó (elsősorban a Föld) körül alapvetően hajtómű nélkül keringenek. Meghatározó szerepük van az élet minden területén. Az űrállomások emberi tartózkodásra is alkalmas nagyobb műholdak. Ezekre űrhajókkal, űrrepülőgépekkel juttatják el a személyzetet és a szükséges anyagokat, eszközöket. A geostacionárius műholdak a Földnek mindig ugyanazon pontja felett tartózkodnak. Az első ilyen műholdat 1965-ben lőtték fel. A geostacionárius műholdak meteorológiai, távközlési, navigációs, űrkutatási, hírközlési, műsorszóró feladatokat látnak el. A GPS (Global Positioning System), vagyis a Globális Helymeghatározó Rendszer kiemelkedő jelentőségű műholdrendszer. Eredetileg katonai célokra fejlesztették ki. Napjainkban mindenki számára hozzáférhető ez a rendszer, amellyel háromdimenziós helyzetmeghatározást, időmérést és sebességmérést végezhetünk földön, vízen vagy levegőben méteres, akár centiméteres pontossággal. A helymeghatározás 24 db műhold segítségével történik, amelyek 20200 km magasságban keringenek a Föld körül. A sík terep egy adott pontját egyszerre több műhold „látja”. Ezek közül a helymeghatározáshoz három, a tengerszint feletti magasság meghatározásához pedig további egy hold szükséges.

10

2013.02.22. 16:10:38

Az 1500-as évekig Ptolemaiosz geocentrikus világképe uralkodott. A heliocentrikus világkép megalapozása Kopernikusz, kiteljesítése Galilei, Brahe és Kepler, valamint Newton nevéhez köthető. Kepler három törvényben foglalta össze a Naprendszer bolygóinak mozgását leíró tapasztalatokat. Isaac Newton megmutatta, hogy a Kepler-törvények minden gravitációs vonzócentrum körül keringő testre, így a természetes és mesterséges égitestekre is érvényesek. A mesterséges égitestek mozgására jellemző kozmikus sebességek: első kozmikus sebesség km vI  7 , 9 , s második kozmikus sebesség km vII  2 vI  11, 2 . s Az emberiség különböző célokból mesterséges égitestekkel népesíti be a világűrt. Ilyenek a műholdak az űrállomások.

Kérdések és feladatok

1. Keress a műholdaknak olyan felhasználási területét, melyet a tankönyv nem említ! Mutasd be ezeket társaidnak! 2. Nézz utána, hogy miféle átmenetet képezett Tycho Brahe elképzelése a geo- és heliocentrikus világkép között!


Foglaljuk össze!


3. Nézz utána, hogy Kepler a csillagászaton kívül milyen más tudományterületekkel foglalkozott! 4. Nézz utána, hogy milyen távcsőtípusokat ismerünk! 5. Mik az augusztusi éjszakákon gyakran megcsodálható hullócsillagok?

6. Vitassátok meg, hogy milyen céljai voltak-lehettek az űrkutatásnak a huszadik században, és milyenek napjainkban! 7. Mi a különbség a meteor és a meteorit között? 8. Mekkora lenne az első kozmikus sebesség

egy olyan bolygón, amelynek a tömege megegyezik a Föld tömegével, a sugara pedig feleakkora, mint a Földé? 9. A Föld első mesterséges holdja egy keringést 5770 s alatt tett meg. Mekkora volt az átlagos kerületi sebessége? 53 2013.02.22. 16:10:45

11


ENERGIA NÉLKÜL NEM MEGY

28. FOKRÓL

A hőmérséklet és a hő (hőmennyiség) fogalmát gyakran összetévesztik. Mindkettővel a hőtan (termodinamika) foglalkozik, a két dolognak köze van egymáshoz, mégis egészen különbözőek. Q ≠ T . Egy testnek hőmérséklete van, hője nincs. A hő kiáramolhat a szobából, a hőmérséklet nem. Akkor hát mi a hőmérséklet?

FOKRA…

A

hőmérséklet mindennapi fogalma érzeteinken séklet-meghatározás azonban relatív és szubjektív. alapul. Ezek szerint az a magasabb hőmérsékletű Nem alkalmas a tudomány számára. test, amelyiket melegebbnek érezzük. Ez a hőmér-

A MÉDIÁBAN olvashatunk, hallhatunk ilyen szövegeket: 1. Egy rendszerben hőváltozás következett be. 2. Egy testnek sok hőenergiája van. Értelmezzétek ezeket a kijelentéseket, keressétek meg a bennük rejlő hibát!

Otthon figyelj meg oldalról egy elsötétített szobába beszűrődő fénynyalábot! Miért táncolnak a láthatóvá váló porszemek? Ne csak nézd!

Milyennek Ne csak érezhetjük a nézd! langyos vizet, ha előtte hideg, illetve ha meleg vízbe nyúltunk? A MOLEKULÁK RENDEZETLEN MOZGÁSÁT Robert Brown (1773–1858) skót születésű, angol botanikus fedezte fel. A virágpor vizes oldatát mikroszkóppal vizsgálta. Azt tapasztalta, hogy a kiszemelt porszemcse fáradhatatlanul rendezetlen mozgást végez. Ezt a mozgást a nagyságrendekkel kisebb tömegű vízmolekulákkal történő ütközésekkel magyarázta. A jelenség pontos matematikai leírását Albert Einstein (1879–1955) adta meg 1905-ben.

A BROWN-MOZGÁS élénkségének a hőmérséklettől való függése alkalmat ad a hőmérséklet értelmezésére is. Megállapítható, hogy a hőmérséklet a részecskék rendezetlen mozgásának átlagos energiájával egyenesen arányos. Az adott állapotra jellemző �izikai mennyiség, tehát állapotjelző.

Az ábra adatainak felhasználásával bizonyítsd be, hogy az oxigénmolekulák mozgási energiája egyenesen arányos a Kelvin-skálán mért hőmérséklettel! Ne csak nézd!

A HŐMÉRSÉKLET MÉRÉSÉT az a tapasztalat teszi lehetővé, hogy az egymással érintkező testek hőmérséklete egy idő után mindenképpen kiegyenlítődik. Maga a hőmérő bármely olyan test lehet, amelynek valamelyik jellemző tulajdonsága a hőmérséklettel együtt változik. A hőmérsékleti skálák alappontjainak rögzítése olyan �izikai jelenségek alapján történhet, amelyek mindig ugyanazon a hőmérsékleten játszódnak le.

Sorolj fel olyan változásokat, amelyek alkalmasak lehetnek a hőmérséklet mérésére! Ne csak nézd!

A CELSIUS-SKÁLÁT Anders Celsius (1701–1744) svéd csillagász javaslatára 1742-ben vezették be. Celsius eredeti hőmérsékleti skáláján, amelynek alappontjait a jég olvadásának és a víz forrásának hőmérsékletére alapozta, először 100 fok jelölte a jég olvadáspontját és 0 fok a víz forráspontját. Halála után tanítványa javaslatára fordították meg úgy, ahogy ma is használjuk. Celsius alkalmazott először higanyt a hőmérőben. Magyarországon Celsius hőmérőtípusa, a Celsius-skála terjedt el. Az SI-ben 1960 óta a hőmérséklet egysége a kelvin (1 K), a névadó lord Kelvin tiszteletére. Lord William Thomson Kelvin (1824–1907) ír származású �izikus 1848-ban adta ki azt a nagyszabású munkát, amelyben bevezette az abszolút hőmérsékleti skálát. Az abszolút hőmérsékleti, vagy Kelvin-skálán nincsenek negatív hőmérsékletek. Az abszolút hőmérsékleti skála nullapontja, az abszolút nulla fok az elvileg elérhető legalacsonyabb hőmérséklet, ez mínusz 273,15 °C. A Kelvin-skála fokbeosztása megegyezik a Celsius-skáláéval, de az alappontokhoz más értéket rendel. kelvin (K) 0

Celsius-fok (°C) –273,15

Fahrenheitfok (°F) –459,67

A víz fagyáspontja 105 Pa nyomáson

273,15

0

32

A víz forráspontja 10 Pa nyomáson

373,15

100

212

Abszolút nulla fok

A HŐTAN a sok részecskéből álló rendszerek állapotaival, folyamataival foglalkozik. Ezeket az állapotokat, állapotváltozásokat a részecskék rendezetlen mozgása jellemzi.

5

Kérdések és feladatok 1. Magyarázd meg, hogy milyen változáson alapulhat a megfelelő fogyasztási hőmérsékletet felirattal jelző italcímkék működése! 2. Tájékozódj az internetről a világvárosok napi átlaghőmérsékleté-


12

61438621 49233187 73172281

Kiknek a nevéhez fűződő hőmérsékleti skálát használnak az angolszász országokban, illetve Franciaországban? Jellemezd ezeket a skálákat Ne csak a Celsius-skánézd! lához képest!

ről! Figyeld meg, milyen hőmérsékleti skálát használnak! 3. Egy dohányos ember kezéről készült hőtérképről leolvasható, hogy alacsonyabb a gyűrűs- és a kisujj hőmérséklete. Mi lehet ennek az oka?

Foglaljuk össze! A hőtan a sok részecskéből álló rendszerek állapotaival, folyamataival foglalkozik. A hőmérséklet az SI egyik alapmennyisége. A hőmérséklet SI egysége az 1 K (kelvin). A gyakorlatban alkalmazott hőmérőink Celsius-fok beosztásúak. A Kelvin- és a Celsius-skála hőmérsékletértékei közötti átszámítás: T (K) = T (°C) + 273,15.

Fontos, hogy tudd: Az ember testhőmérséklete a szájüregben normál értéken 36,8 °C. 37–37,7 °C között hőemelkedésünk, 37,7 °C felett lázunk van. Ha az emberi szervezet 25–30 °C-ra tartósan lehűl, vagy 41 °C-ra felmelegszik, életveszélybe kerül. Az abszolút nulla fok a tudomány mai állása szerint elérhetetlen, a tudósok napjainkig nanokelvinre (1 nK = 10–9 K) tudták megközelíteni. A Nap felszíni hőmérséklete kb. 6000 °C. Belsejében, ahol a termonukleáris fúzió, azaz a hidrogén héliummá alakulása végbemegy, a hőmérséklet 7 millió °C körül van. A számítógépeket és a mobiltelefonokat –20 °C és +60 °C között tesztelik, és csak ezen a hőmérséklet-tartományon belül tarthatók és használhatók biztonságosan.

4. Milyen célból készítenek manapság hőtérképeket a házakról? 5. A repülőgépeken a külső levegő hőmérsékletét Celsius- és Fahrenheitfokban is közlik az utasokkal. Számold ki a táblázat hiányzó értékeit!

Ma- Sebesgasság ség (m)  km   h  7772 848 8686

851

10058

831

9448

10668

829 822

Hőmérséklet

(°C)

(°F)

A

– 46

– 56

D

– 42 B

– 59

C

– 55 E

89 2013.02.22. 16:33:28


Nézz utána az átváltási szabályoknak!

2013.02.22. 16:33:32

13


A NAP

31.

SZÖKIK A HŐ!

Minden berendezés energiahatékonysága a környezet megóvása, a fenntartható fejlődés szempontjából is alapvető fontosságú. Természetesen a saját kiadásaink csökkentése sem elhanyagolható körülmény. Nem mindegy, hogy mekkora az ökológiai lábnyomunk! Így van ez az épületeinkkel is.

2

012-től csak abban az esetben lehet új lakóépületet műszakilag átadni, vagy régebbi épületet értékesíteni, amennyiben az energiatanúsítvánnyal (zöldkártyával) rendelkezik. A tanúsítvány energiafelhasználási adatok alapján megadja, hogy az épület mely energetikai osztályba sorolható. A+-tól I-ig terjednek ezek az osztályok, a háztartási gépekhez hasonlóan

az A+ a legenergiatakarékosabb besorolás. Tudni kell, hogy a most tervezett és engedélyezett épületeknek legalább a C energetikai minőséget el kell érniük. Ennél rosszabb besorolású épületre a jogszabályok szerint nem adható ki építési engedély. Maga a tanúsítvány többnyire ajánlást is tesz olyan átalakításokra, amelyek által javítható a besorolás.

ÉRDEMES az energetikai szakemberek véleményét kikérni lakásunkkal kapcsolatban akkor is, ha nem kötelező a tanúsítvány megszerzése. Sokszor egészen egyszerű beavatkozásokkal is lényeges megtakarítások érhetők el. Vizsgáljunk néhány lehetőséget a takarékoskodásra! Készíttessünk hőtérképet! A hőtérkép az épület külső felületéből kiinduló infravörös (vagyis hő-) sugárzás felfogásával készült felvétel. A hőkamerás képen rögtön látszik, ha az épület határoló falainak és nyílászáróinak a hőátbocsátási tényezői túl nagyok, vagyis valahol szökik a hő.

A rosszul szigetelő falakat, födémeket lehetőleg kívülről kell kis sűrűségű szigetelőanyaggal utólagosan beborítani. A hőmérséklet változása (a hőmérsékleti gradiens) a homlokzati falban ezáltal kedvezően változik.

Nem szabad a szigetelőanyag rétegvastagságán spórolni, az összköltségnek kis töredékén sokat nyerhetünk. Az ablakok, ajtók pontos illeszkedését egyszerű megoldani megfelelő, rugalmas tömítések alkalmazásával. Ha cserélni kell a nyílászárókat, akkor is sok esetben a tok a helyén maradhat, elegendő a mozgó részek, az ajtó- és ablakszárnyak cseréje. A hőtérkép felhívja a �igyelmet az esetleges tervezési-kivitelezési hibákra, a nedvesedésekre, hőhidakra. Kiküszöbölésük a takarékosság mel-

lett az épület állagának megóvását is szolgálja, például a falak helyi penészesedését, sőt a vakolat mállását is megszüntethetjük ezek kijavításával. Az utólagos hőszigeteléssel, a nyílászárók modernizálásával a fűtési költségeknek akár 25–30%-át is megtakaríthatjuk.


14

2013.02.22. 16:37:33

VÉGEZZÜNK EGYSZERŰSÍTETT számítást egy családi ház hőigényének meghatározására! A külső oldalfalakon, az alsó és felső födémen létrejövő összes hőveszteséget kell a fűtőrendszernek pótolnia. (Nem vesszük �igyelembe a szellőztetést, a nyílászárókat, az esetleges hőhidakat. Az összes felület hőátbocsátási tényezőjét egyetlen átlagos értékkel helyettesítjük.) Hőveszteség = külső felület  hőátbocsátási tényező  hőmérsékletkülönbség, P  A  U  T . Legyen az épület alapterülete: 10 m  10 m , belmagassága: 2,7 m, W U  1, 4 2 , külső hőmérséklet: m K 0 °C, belső hőmérséklet: 20 °C.

Afalak  4  2,7  10  108 m2 ,

Afödémek  2  10  10  200 m2 , A  Afalak  Afödémek 

 108 m2  200 m2  308 m2 , T  20 °C. W P  308 m2  1, 4 2  20 K  m K  8624 W  8, 6 kW . Tehát a fűtőrendszernek hozzávetőlegesen 9 kW teljesítményt kell szolgáltatnia a 20 °C-os belső hőmérséklet fenntartásához. Ha az utólagos hőszigeteléssel az átlagos hőátbocsátási tényezőt jelentősen csökkentjük, akkor a kazánt ezzel arányosan kisebb teljesítménynyel működtethetjük. A HŐSZIGETELÉS elsősorban a hővezetéssel létrejövő hőveszteséget csökkentheti. A rések, nyílászárók tömítése a hőáramlást akadályozza. A színek tervezésénél a hősugárzást befolyásoló hatást is �igyelembe vehetik. A hőszigetelés révén alacsonyabb a külső felületeken a hőmérséklet, emiatt a kisugárzott hő is.

VIZSGÁLJUK MEG, hogy kell-e féltenünk a lakás melegét a szellőztetéstől! Gyors, minél teljesebb légcserével érdemes megoldani a szellőztetést. Így a nagy hőkapacitású tárgyak, falak nem hűlnek le, csak a beáramló hideg levegőt kell felmelegítenünk. Ezzel szemben, ha például a nyílászárók hézagain keresztül tartósan áramlik be a hideg levegő, lényegesen megnőhet a fűtésszámlánk. Létezik olyan energiatakarékos szellőztetőrendszer, mely a hővisszanyerés elvén működik. A kiáramló elhasznált és a bejövő tiszta, friss levegő egy hőcserélőn keresztül érintkezik egymással, így alig jár hőveszteséggel a téli szellőztetés. Az ilyen rendszer nyáron is segít megőrizni a benti kellemes, hűvös klímát.


1. Mi a harmatpont? Miért kell kiemelten ügyelni az épületek utólagos belső szigetelése esetén a különösen páraáteresztő anyagok használatára? 2. Mi köze lehet a lakás falán kialakuló


penészfoltoknak a hővezetéshez? Miért különösen veszélyesek ezek? 3. Miért a kis sűrűségű, laza szerkezetű, szálas vagy porózus anyagok a legjobb hőszigetelők?

4. Nézz utána, hogy hány fokos hőmérsékletkülönbségnek kell lenni a külső és belső tér között, hogy informatív legyen a hőkamerás felvétel! 5. Mit jelent a hőhíd kifejezés?

Foglaljuk össze! A lakóépületek energetikai felülvizsgálata ma már törvényi előírás. Sok felesleges kiadástól és a környezet értelmetlen károsításától kímélhetjük meg magunkat általa. Az épületek határoló felületeit megfelelő hőszigeteléssel kell ellátni a hővezetés csökkentése érdekében. A nyílászárókat és a különböző szerkezeti elemeket jól kell illeszteni, a hézagokat rugalmas anyagokkal kitölteni a felesleges hőáramlás megelőzése érdekében. Főleg a jól záró ajtók, ablakok esetén fokozottan kell �igyelni a megfelelő levegőcserére, szellőztetésre. A fűtőberendezések hatékonyságát, hatásfokát célszerű növelni. A lakóterek hőmérsékletét inkább kicsit alacsonyabbra állítsuk be, öltözzünk rétegesen. Néhány fokkal alacsonyabb belső hőmérséklet fenntartásával jelentős megtakarításokat érhetünk el. A fűtésre felhasznált energia mennyisége érzékenyen függ a külső és belső hőmérséklet különbségétől. Egy családi ház átlagos hővesztesége: Épületszerkezet

Hőveszteség

kémény

13%

tető

19%

fal

16%

padló

22%

nyílászárók

30%

nyílászárók üvegfelülete

20%

nyílászárók rései

10%

99 2013.02.22. 16:37:46

15


ENERGIAÁTALAKÍTÓ GÉPEK

33. „UNOKÁINK IS

Az emberiség éves energiaszükséglete napjainkban mintegy 500 EJ (500 exajoule; 500 · 1018 J), és egyre nő. A hagyományos energiahordozók csökkenése és felhasználásuk környezetkárosító hatása energiatakarékosságra és a megújuló energiaforrások kiaknázására kényszeríti az embert.

LÁTNI FOGJÁK”?!

A

globális energiafogyasztás mérséklése kívánatos lenne, de alig remélhető. (A világ bizonyos részein a fejlődés éppen napjainkra jutott abba a fázisba, mely szinte mérhetetlen energiaigényeket támaszt.) A fenntartható fejlődés érdekében meg kell védeni a Földet a károsanyag-kibocsátás növekedésétől. Az energiatermelés alternatív megoldásait kell fejlesz-

teni. A Föld mélyén rejlő, hamarosan kimerülő (foszszilis) energiaforrások helyett a környezetünkben természetesen jelen lévő és kifogyhatatlanul „magától” újratermelődő energiákat kell fokozottan kihasználnunk. Figyelnünk kell ezek környezeti hatásaira is, hogy unokáink is láthassák a Föld szépségét, és egészséges, boldog életet élhessenek.

A NAP SUGÁRZÁSI ENERGIÁJÁNAK FELHASZNÁLÁSI lehetőségeiről már említést tettünk. A Napból nyert energiával felmelegített fűtőközeget használják fel közvetlenül, vagy a sugárzás energiáját alakítják elektromos energiává. Ígéretes a Nap energiája révén hidrogént fejlesztő technológia. A hidrogén jól tárolható, és mint üzemanyag tisztán felhasználható közvetlenül elégetve, illetve üzemanyagcellákban. A napenergia lokálisan, és főleg nagyobb erőművekben közösségi célra is felhasználható. Nézz utána, hogy mit jelent a napenergia aktív és passzív hasznosítása!

Ne csak nézd! Készíts beszámolót Dánia modellértékű szélenergia-hasznosítási programjáról!

1. Nézz utána, hogy egy napkollektoros fűtési– melegvíz-szolgáltató rendszer befektetése hány év alatt térül meg? 2. Magyarország melyik vidékén vannak elektromos energiát termelő szélkerekek?


16

Foglaljuk össze! Az emberiség összlétszáma folyamatosan növekszik, a gazdasági fejlődés a válságperiódusok ellenére fokozódik. Ennek egyik közvetlen velejárója az energiaszükséglet növekedése. Közben a természetes környezet elhasználódása máris visszafordíthatatlan károsodásokban nyilvánul meg. A megoldás a fenntartható fejlődés nemzetközi programja lehet. A társadalmi, gazdasági fejlődést a környezet megóvásával úgy kell megoldani, hogy ne csökkenjen a jövendő generációk lehetősége arra, hogy kielégíthessék a saját szükségleteiket. Közös felelősségünk, hogy takarékoskodjunk minden anyaggal, energiahordozóval. A megújuló energiaforrások alkalmazásával egyrészt a meglévő fosszilis energiahordozók fogyási ütemét csökkenthetjük, másrészt kevésbé környezetterhelő technológiákat használhatunk. A legfontosabb megújuló energiaforrások: napenergia, szélenergia, vízi energia, geotermikus energia, biomassza.


Ne csak nézd! A SZÉLENERGIA folyamatosan erős széljárású területeken hasznosítható. Kiaknázása közvetlen munkavégzésre vagy elektromos energia előállítására kialakított szélerőgéppel történik. Évszázadokon keresztül alkalmazták az áramló levegő mozgási energiáját gabona őrlésére a szélmalmokban. Ma egyre jelentősebb szerepe lehet a globális energiaellátásban. Dániában jelenleg 10% körüli az aránya a teljes energiafelhasználásban, 2030-ra ezt 50%-ra tervezik emelni.

A VÍZ MOZGÁSI ÉS/VAGY MAGASSÁGI ENERGIÁJÁNAK a hasznosítása több ezer éves múltra tekint vissza. Megfelelő áramlási sebesség és/vagy szintkülönbség esetén mindenféle természetes és mesterséges vízre telepíthetők odaillő méretű és típusú erőművek. Fontosak az ökológiai szempontok, főleg a kis esésű folyókon kell nagyon körültekintően megtervezni egy vízi erőművet. Az árapályjelenség (tengerjárás) során a víz nagyobb sűrűségéből adódóan igen jelentős mozgási energia alakítható a szélkerekekhez hasonló szerkezetekkel elektromos energiává. (Ezeket nevezik víz alatti szélkerekeknek.) Nézz utána, hogy hazánkban milyen BIOMASSZÁNAK NEVEZIK Ne csak energianövényeket nézd! a közvetlenül biológiai eredetű szertermesztenek! ves anyagok összességét. A fotoszintézis során a növényekben létrejövő szerves anyagokban kémiai energia formájában raktározódik el a napfény energiája. A biomassza energiája közvetlenül elégetve, vagy kémiai átalakítás után folyékony üzemanyagként (bioetanol, biodízel) vagy gázként (biogáz) használható fel. A mezőgazdasági termelés intenzívebbé válásával felszabaduló területek is A GEOTERMIKUS ENERGIA a mehasznosíthatók magas energiatartalleg vizű (hévíz) kutakból nyerhemú növények termesztésére, feldoltő. A geotermikus energia a Föld gozható biomassza előállítására. belsejében végbemenő radioaktív bomlásokból származik. Hazánk Keress magyarázatot arra, hogy hakülönösen gazdag termálvíz-lelőhezánkban miért lyekben. Például Szeged környékén a Ne csak van olyan sok nézd! lépcsős hőkinyerést valósítják meg. meleg vizű forrás! A 60–90 °C-os vízzel lakótelepet, a 35–60 °C-osra hűlt vízzel növényházat fűtenek. A langyos, ásványi anyagban gazdag gyógyvizet fürdőkben hasznosítják. Gondot okozhat a hévizek magas ásványianyag-tartalma, de hőcserélők segítségével és a lehűlt víz megfelelő kezelésével ez a probléma is megoldható. 3. Olvassatok utána, hogy hazánkban milyen lehetőségek vannak a vízi energia hasznosítására! Sorakoztassatok fel érveket a vízi erőművek mellett és ellen! 4. Hazánk mely vidékein lehetne energianövé-

nyeket termeszteni? Gondolj a természeti és társadalmi adottságokra is! 5. Nézz utána, hogy a környezetedben milyen példák vannak a geotermikus energia hasznosítására!

6. Dolgozzátok fel a bős–nagymarosi vízlépcső elhamarkodottan megkezdett, majd félbeszakított nagyberuházásának történetét! Milyen tanulságok vonhatók le ebből? 103

2013.02.22. 16:38:26


2013.02.22. 16:38:40

17

Munka, energia, teljesítmény

1.1. A munka az emberi lét, a jogos önbecsülés alapja

A munka szót sokszor használjuk, sokféle jelentése van. Mi is lehet ezeknek az egymástól nagyon különböző dolgoknak a közös lényege? És mi köze ezeknek a fizikához? Sokféle munka van: például szellemi munka a tanulás, a levélírás, meg a többi, amiben nem a karunk, lábunk – a testünk fárad el, hanem az agyunk. Fizikai munka az, amitől akár izomlázat is kaphatunk, mint én a múltkor a lapátolástól.

150

18

Ne csak nézd! A fűrészt egyszer az egyik, aztán a másik favágó húzza 30 N-os erővel 1 m hosszan. Mennyi munkát végeznek 20 teljes periódus alatt?

Igazad van, mindenféle munkavégzés közben elfáradhatunk. Ez azt jelenti, hogy a szellemi, testi energiáink igénybevételével alkotunk valamit, miközben dolgozunk. A munka szót ilyen értelemben használjuk a mindennapokban. A fizika tudománya is ehhez hasonlóan, de mégis egy kicsit másképpen határozza meg a munka fogalmát.

A fizikában akkor beszélhetünk munkavégzésről, ha egy test erő hatására elmozdul. A munkavégzés hatására mindig változik valaminek az energiája.

1.2. Energiaközlési módok

A munka, illetve az energia mértékegységének a neve a nagy angol fizikus tiszteletére joule. James Prescott Joule (1818–1889) hőtannal, elektromosságtannal, mechanikával foglalkozott. Különösen izgatták az energiával kapcsolatos kérdések. Huszonegy évesen alkotta meg az elektromos áram hőhatását leíró törvényét. Huszonöt sem volt, amikor a mechanikai munka és a hő közötti egyenértékűséget felismerte. Sokat tett az energia fogalmának, átalakulásainak, megmaradásának vizsgálatában, az erre vonatkozó törvények megfogalmazásában. „Főállását” tekintve, egy sörgyárat vezetett, ennek a laboratóriumában végezte világraszóló kísérleteit.

Ha munkát végzünk, elfáradunk, fogy az energiánk! Még jó, hogy fel tudunk töltődni.

Tehát a munkavégzés az energiaváltoztatásnak egy fajtája. (Másik fajtája a melegítés vagy hőközlés. A kettő között lényeges különbség van. Melegítéskor a testek minden kicsi részecskéjének élénkebbé válik a rendezetlen – mindenféle irányú – mozgása. Munkavégzéskor pedig rendezetten, csak bizonyos irányokban változik meg a testben levő összes részecske sebessége, állapota. Erről bővebben a hőtanban tanulhatsz.) A munkavégzés* mennyiségi jellemzője, a munka*. A izikamértéke munkafogal A munka előjeles skalár mennyiség. (Tehát iránya nincs, de pozitív és mának kialakítása negatív is lehet, előjeléről még ejtünk szót ebben a leckében…) A munka jele az angol „work” szóból származik: W. Az elmozdulással párhuzamos állandó erő munkáját a ható erőnek és a test elmozdulásának a szorzatával határozhatjuk meg. Fontos megjegyzés: a munka számolásánál az elmozdulást a kialakult szokás szerint s betűvel jelöljük! W = F × s. Mértékegysége: [W ] = [ F ]× [ s ] = N × m = J.

1.4. Egyenletesen húzd a fűrészt!

••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

$OLGOZZUNK !MUNKA A költő is munkára nevel…

Mindennapjaink munkafogalmait foglaljuk össze ráhangoló jellegű családi beszélgetés keretében.

Egy kis fizikatörténet

Ha az erő és az elmozdulás egymással nem párhuzamos, akkor két lehetőség van a munka kiszámolására. Vagy az erőnek kell az elmozdulással párhuzamos vetületét (komponensét) szorozni az elmozdulással, vagy az elmozdulást kell komponenseire bontanunk, és az elmozdulásnak az erővel párhuzamos komponensét megszoroznunk az erővel. Természetesen az eredmény ugyanaz lesz! Később matematikából tanulsz majd két vektor skaláris szorzatáról. Ez a két vektor nagyságának és az általuk bezárt szög koszinuszának a szorzata. Ezzel a művelettel elegánsan és általánosan megadható az állandó erő munkája. Az erő- és az elmozdulásvektor skaláris szor  zata a munka. W = F × s = F × s × cos a. Mindig éppen a két vektor egymással párhuzamos vetületeinek a szorzataként kapjuk a munkát.

A munka megfogalmazá sa a matematika nyelvén

1.5. A szánkóhúzás is munka

1.3. James Prescott Joule (1818–1889)

F

s

Fpárhuzamos

W = Fpárhuzamos · s F

sp

s

mo

za

u árh

s W = F · spárhuzamos F

α s W = F · s = F · s · cos 

1.6. Az elmozdulással nem párhuzamos erő munkája

151

19

Bevezető kedvezmény 2013/2014

a NAT 2012 és az új kerettantervek alapján készült tankönyvekre A NAT 2012 és az új kerettantervek alapján készült tankönyvek megrendelése a kezdő évfolyamokon fontos döntést jelent az iskolák életében. A tankönyvtámogatásban részesülő diákok számára is az új kiadványokat kell biztosítaniuk, ami többletkiadást jelent majd minden intézménynek. Ehhez ajánljuk az elismert szerzőink által, a NAT 2012 és az új kerettantervek alapján fejlesztett Mindennapok tudománya és a megújult Út a tudáshoz tankönyvcsaládokat, amelyeket a középiskolai eladások tekintetében előkelő helyen álló tankönyvkiadó, a Maxim Könyvkiadó jelentet meg. A Maxim Könyvkiadó a 2013/2014. tanévben az új kerettanterv alapján készült tankönyvek megvásárlásában kíván a középiskolák segítségére lenni:

A kiadó vállalja, hogy a lent felsorolt 9. évfolyamos, új kerettanterv alapján készült tankönyveiből a 2013/2014. tanévben a hivatalos tankönyvrendelés során megrendelt négy kiadvány után egy ingyenes példányt biztosít az iskola részére, ezzel is segítve az ingyenes tankönyvre jogosult tanulók tankönyveinek beszerzését. Példa: Az iskola 60 tanuló számára szeretné megrendelni az MX-713/T: Fizika 9. osztály (Mindennapok tudománya) tankönyvet. A hivatalos tankönyvrendelés során a 60 db kiadvány helyett csupán 48 db-ot kell megrendelnie, a fennmaradó 12 db tankönyvet kiadónk ingyenesen biztosítja az iskolának. Az alaprendelést (48 db tankönyvet) az iskola tankönyvszállítója szállítja, az ingyenes példányokat (12 db tankönyvet) kiadónk közvetlenül juttatja el az Önök iskolájába.

ad 4+ at 1 la p

A fenti ajánlatot csak azon iskolák tudják érvényesíteni, akik az alábbi adatlapot 2013. június 15-ig kitöltve visszaküldik a kiadónak. (Részletek a www.olvas.hu honlapon olvashatók.)

Iskola neve:

Iskola címe:

Iskola OM azonosítója:

Iskola képviseletére jogosult neve (igazgató):

Tankönyvfelelős telefonszáma, e-mail címe:

Iskola telefonszáma:

Tankönyvfelelős neve:

Az alábbi kiadvány(ok)ra kívánjuk igénybe venni a Maxim Könyvkiadó Kft. négy darab után egy ingyenes tankönyv kedvezményét (X-szel jelölje): MX-225B/T: Fizika 9. osztály (Út a tudáshoz)

MX-713/T: Fizika 9. osztály (Mindennapok tudománya)

MX-725/T: Földrajz 9. osztály (Mindennapok tudománya) MX-275B/T: Kémia 9. osztály (Út a tudáshoz)

MX-729/T: Kémia 9. osztály (Mindennapok tudománya)

MX-745/T: Magyar nyelv 9. osztály tankönyv (Mindennapok tudománya) MX-737/T: Matematika 9. osztály (Mindennapok tudománya) P. H. Dátum:

az iskola képviselőjének aláírása

Visszaküldési cím: 6728 Szeged, Kollégiumi út 11/H • Visszaküldési határidő: 2013. június 15.

fizika tankönyvcsaládjainkat

Recommend Documents