Fizika

1

A mrsi feladatok felsorolsa

1. Slymrs

2. A rugra fggesztett test rezgsidejnek vizsglata

3. Egyenletesen gyorsul mozgs vizsglata lejtn - Galilei trtnelmi ksrlete

4. Tapadkorongos jtkpisztoly-lvedk sebessgnek mrse ballisztikus ingval

5. A nehzsgi gyorsuls rtknek meghatrozsa Audacity szmtgpes akusztikus mrprogram segtsgvel

6. Palack oldaln kifoly vzsugr vizsglata

7. A hang sebessgnek mrse llhullmokkal

8. Halogn izz infrasugrz teljestmnynek mrse

9. Szilrd anyag (alumnium) fajlagos hkapacitsnak (fajhjnek) meghatrozsa

10. Kristlyosodsi h mrse

11. Ekvipotencilis vonalak kimrse elektromos trben

12. Elektrolit elektromos ellenllsnak vizsglata

13. Az ramforrs paramtereinek vizsglata

14. Zseblmpaizz ellenllsnak mrse Wheatstone-hddal

15. Flvezet (termisztor) ellenllsnak hmrskletfggse. Termisztoros hmr ksztse

16. Hagyomnyos izzlmpa s energiatakarkos kompakt lmpa relatv fnyteljestmnynek sszehasonltsa

17. A vz trsmutatjnak meghatrozsa

18. A dombor lencse fkusztvolsgnak meghatrozsa n. Bessel-mdszerrel

19. A fnyelhajls jelensge optikai rcson, a fny hullmhossznak meghatrozsa

20. Napelemcella vizsglata

Fizika

2

1. Slymrs

Feladat:

Rakja ssze a kiadott eszkzktl fggen valamelyik ajnlott ksrleti sszelltst! - Hatrozza meg a lers szerint, a munkahelyen tallhat test slyt! (A kiadott test slya meghaladja a mrleg mrshatrt, ezrt kzvetlenl nem mrhet.) - Ksztsen a mrsrl az erket feltntet rtelmez rajzot!

Szksges eszkzk:

Az 1 mtert kicsit meghalad hossz fard, centimter beoszts sklval (a rd slya a mrend test slyval sszemrhet), mrleg (ajnlott a digitlis asztali mrleg, de lehet egyszer rugs ermr is), akasztzsineggel elltott, ismeretlen sly kdarab (a k slya kevssel meghaladja a rendelkezsre ll mrleg /ermr mrshatrt), mteres mrszalag, tmaszt kek, (rugs ermr alkalmazsa esetn Bunsen-llvny, zsinegek).

A ksrleti sszellts kt ajnlott vltozatt a fotk mutatjk.

A) vltozat:

A fa lcet (a kpeken lthat 2x3 cm keresztmetszet s 1 mtert valamivel meghalad hosszsg) vzszintes helyzetben feltmasztjuk. A rd egyik vge digitlis asztali mrlegre helyezett kre, a msik egy azonos magassg kre tmaszkodjon. A kt altmasztsi pont tvolsga 1 m. A lc oldalra mteres papr mrszalagot clszer elre felragasztani. A mrend sly kdarab a rkttt hurokkal akaszthat a lcre.

B) vltozat A centimtersklval elltott lc egyik vgt kkel feltmasztjuk, a mrend sly kdarab akaszt zsinegt a rdra hzzuk, majd a rd szabad vgt a feltmasztott vgtl 1 m tvol-sgban rugs ermre akasztjuk. Az ermr megemelsvel a rudat vzszintesig emeljk.

Fizika

3

A mrs lersa

Helyezze az ismeretlen sly testet a rd legalbb ngy klnbz helyre, mrje meg ezek tvolsgt az altmasztstl, s hatrozza meg, hogy mekkora er hat a rd mrleggel (ermrvel) egyenslyban tartott vgn!

- Ksztsen a mrsrl az erket feltntet rtelmez rajzot! - A mrt hosszsg- s eradatokbl hatrozza meg az ismeretlen test slyt!

Megjegyzs: A mrst a vizsgakzpont ltal mellkelt vzlatrajz alapjn a tanulnak kell sszelltania.

Fizika

4

2. A rugra fggesztett test rezgsidejnek vizsglata

Feladat:

Igazolja mrsekkel a harmonikus rezgmozgs peridusidejnek az ismert rezgsidkplettel megadott tmegfggst! Hatrozza meg a kiadott kdarab tmegt a kzlt lers szerint!

Szksges eszkzk:

Bunsen-llvny, -di, a diba befoghat rd a rug rgztshez, rug, ismert tmeg egysgekbl ll tmegsorozat, ismeretlen tmeg kdarab akasztval (tmege kisebb legyen, mint a teljes tmeg-sorozat), stopper.

Megjegyzs: Az llvnyra rgztett rugt kszen kapja a vizsgz. (A rug felfggesztsi magassgval behatrol-hat, hogy a tlzott megnyjts miatt a rug ne krosodhasson.) A tmegsorozat legalbb 4 tagbl lljon.

A ksrleti sszelltst a fot mutatja.

A mrs lersa

A rezgsidkplet igazolsra akasszon klnbz nagysg tme-geket a rugra s mindegyik tmeg esetn mrje a rezgsidt! (A tmeg vltoztatshoz egyforma egysgekbl ll tmegsoroza-tot clszer hasznlni.) Az idmrs hibjnak cskkentsre 10 rezgs idejt mrje, s ossza 10-zel.)

A rezgsidkplet szerint egy adott rug esetn a rezgsid a rezg tmeg ngyzetgykvel arnyos:

mD

T 2

- A mrsi eredmnyeket foglalja tblzatba, majd grafikus

brzolssal igazolja a mT ~ arnyossgot!

- Akassza az ismeretlen testet a rugra s mrje meg a rez-gsidt! Az gy mrt rezgsid s az elzleg kimrt grafikon alapjn hatrozza meg az ismeretlen test tmegt!

Fizika

5

3. Egyenletesen gyorsul mozgs vizsglata lejtn Galilei trtnelmi ksrlete

Feladat:

Galilei trtnelmi ksrlett megismtelve igazolja, hogy a legurul goly a lejt mentn egyenletesen gyorsulva mozog. Hatrozza meg a gyorsuls rtkt!

Szksges eszkzk: Kb. 2 m hossz, vltoztathat magassgban feltmaszthat egyenes lejt, csapgygoly, mrszalag, manyag szigetelszalag, stopper, szgmr.

(Lejtknt ajnlott a fm-kereskedelemben 3 mteres szlakban beszerezhet ngyzetes keresztmetszet aluprofil, ami kellen alak-tart s a lapok kzepn lv horony jl vezeti a rhelyezett golyt, acl csapgygoly, melynek tmrje az aluprofil horonyszles-sgnek msfl-ktszerese (az ajnlott aluprofil keresztmetszett a golyval az bra mutatja).

A mrs lersa:

A ksrleti sszelltst az bra mutatja.

A goly gurtsra szolgl sn egyik vgt altmasztva ksztsen lejtt! A lejt ne legyen meredek, teljes emelkedse nhny centimternyi legyen! A lejt fels vgtl 1-2 cm tvolsgban a lejt oldalra ragasztott szigetelszalaggal jellje meg az indtsi pontot, majd attl mrve 10, 40, 90, 160 cm tvolsgokban tegyen hasonl jelzst a sn oldalra! A lejtre helyezett golyt a megjellt fels pontban elengedve mrje a bejellt, egyre nagyobb utak megttelhez szksges idtartamokat! Ismtelje meg a mrs-sorozatot a lejt meredeksgnek vltoztatsa utn is! (Minden egyes mrst rdemes tbb-szr vgrehajtani s a mrt idk tlagt tekinteni eredmnynek.)

- Vgezze el a mrseket, s adatait foglalja tblzatba! Ksztse el a mozgs t-id grafikonjt!

- Galilei gondolatmenett kvetve szmtsa ki, mrt adatainak felhasznlsval, a beje-llt tszakaszokhoz tartoz tlagsebessgek rtkeit! brzolja sebessg-id grafikonon az tlagsebessgeket, s igazolja ezzel, hogy a goly egyenletesen gyorsul!

- Hatrozza meg a goly lejt menti gyorsulst legalbb kt klnbz lejt-meredeksg esetn!

Fizika

6

4. Tapadkorongos jtkpisztoly-lvedk sebessgnek mrse ballisztikus ingval

Feladat:

Ballisztikus inga segtsgvel hatrozza meg a jtkpisztoly-lvedk sebessget! Ehhez mrje meg, hogy a lvst, majd a rugalmatlan tkzst kveten mennyire lendl htra az inga a rtapadt lvedkkel, s mekkora az egyttes lengsidejk!

Szksges eszkzk: Tapadkorongos manyag jtkpisztoly (a lvedk tmege adott), ismert tmeg, fnyes fellet vastag btorlapbl kszlt inga, hossz zsineggel bifilrisan llvnyra felfggesztve, hurkaplca rragasztott vkony szigetelszalag cskkal elmozdulsnak mrshez, megfelel magassg tmasz (fahasb), amin a hurkaplca akadlytalanul elcsszhat, s amelyre mm-es beoszts papr mrszalagot ragaszthatunk, stopper.

A mrs lersa:

A ksrleti sszelltst az bra mutatja.

A bifilrisan felfggesztett inga mg nhny cm tvolsgba rakja le a tmaszt, s erre fek-tesse a hurkaplct gy, hogy az htulrl ppen rintse az ingatest kzppontjt. A jtkpisz-tollyal ellrl, az inga lapjra merlegesen ljn, a hasb kzept (tmegkzppont) megc-lozva. (A clzskor a pisztolyt tartsa tvolabb az ingtl, mint a tapadkorongos lvedk szra!) J clzs esetn a tapadkorong megtapad az ingn, s az inga htralendl anlkl, hogy kzben billegne.

- Mrje le, mennyire tolta htra a kilendl ingatest a hurkaplct a tmaszon! A mrst ismtelje meg hromszor, az tlaggal szmoljon a tovbbiakban!

- Stopperrel mrje meg az inga 10 lengsnek idejt (a rtapadt lvedkkel egytt) s hatrozza meg a lengsidt!

- A lengsid s a maximlis kilendls mrt rtkeinek felhasznlsval hatrozza meg a harmonikus lengs maximlis sebessgt! (A csekly mrtkben kilendl inga mozgsa harmonikus rezgmozgsnak tekinthet.)

- A rugalmatlan tkzsre rvnyes lendletmegmaradsi trvnyt felhasznlva sz-mtsa ki a tapadkorongos lvedk sebessgt az tkzs eltt!

Fizika

7

5. Nehzsgi gyorsuls rtknek meghatrozsa Audacity

szmtgpes akusztikus mrprogram segtsgvel

Feladat:

Mrje meg klnbz magassgokbl lees aclgoly essi idejt Audacity szmtgpes mrprogrammal! A magassgok s az essi idk alapjn hatrozza meg a nehzsgi gyorsuls rtkt!

Szksges eszkzk: Nagyobb mret acl csapgygoly, llthat magassg llvny, rajta vzszintesen elhelyezett, nem teljesen sima fellet kermialap (padllap), mrszalag, szmtgp beptett, vagy kls mikrofonnal, Audacity akusztikai mrprogrammal (az internetrl ingyenesen letlthet).

A mrs lersa: A lemrt magassgba belltott vzszintes kermialapon gurtsa el a golyt gy, hogy az a laprl a talajra essen! A kiss egyenetlen fellet kermialapon a goly jellegzetes hanggal gurul. Amikor a goly a lap szlt elhagyva esni kezd, a hang megsznik, vgl a talajra lerkez goly hangosan koppan.

- Ksztsen hangfelvtelt az Audacity program segtsgvel a goly mozgst ksr hangokrl!

- A hangfelvtel grafikonjn mrje meg a goly esshez tartoz idszakaszt (a gurul goly hangja s a koppans kztti csendes tartomnyt) ezredmsodperces pontossg-gal!

- A mrst ismtelje meg legalbb 4 klnbz magassgbl indtva a golyt! - A mrt magassg- s idadatokat, illetve a mrt idtartamok ngyzett foglalja

tblzatba, majd brzolja az essi magassgot az essi id ngyzetnek fggvny-ben! A grafikon alapjn hatrozza meg a nehzsgi gyorsuls rtkt!

- Hatrozza meg a kapott eredmny relatv hibjt!

Fizika

8

6. Palack oldaln kifoly vzsugr vizsglata

Feladat:

lltsa ssze a ksrletet! Ksztsen digitlis fott a ksrletrl! A kinyomtatott fotn vgzett mrsek segtsgvel igazolja, hogy a vzsugr ve a vzszintes hajts parabola-grbjt rajzolja ki! Hatrozza meg a palack oldaln kilp vzsugr sebessgt!

Szksges eszkzk: Kb. 10-15 cm magas dobogn ll, 2-2,5 literes manyag dts palack, oldaln flmagassg-ban kb. 5 mm-es lyuk, lapos fottl (vagy magasabb perem tlca, tepsi), fehr szigetel-szalag, oll, alkoholos filctoll, vonalz, digitlis fnykpezgp llvnyon, szmtgphez csatlakoztathat USB kbellel, szmtgp, nyomtat paprral, vz, tlcsr.

A mrs lersa: lltsa ssze a ksrletet az bra szerint! A palackot helyezze a dobogra, helyezze a dobog mell a tlat (a palack oldaln lv lyuk a tl fel nzzen)! A szigetelszalagbl vgott cskokat a palack oldalra ragasztva jellje meg a palack magassgnak negyedt, felt (itt a lyuk) s hromnegyedt! Mrje le s jegyezze fel a szintjelek tvolsgt! Ragassza le szigetelszalaggal a lyukat, majd tltse fel a palackot vzzel, de ne zrja le! lltsa be az llvnyon lv digitlis fnykpezgpet gy, hogy oldalrl merleges irnybl lssa a palackot s a kifoly vzsugarat (hasonlan az sszelltsi rajzhoz)! Trekedjen arra, hogy a palack s az oldalnylson kifoly vzsugr opti-mlisan kitltse a kpmezt! vatosan vegye le a lyukat zr szigetelszalagot! A palack oldaln vkony, velt sugrban folyik ki a vz. A vzsugr annl tvolabb r a tlba, minl magasabb a kifolynyls feletti vzrteg magassga. Ez a vz kifolysval lassan cskken, gy a kiml vz sebessge is vltozik.

- Ksztsen digitlis fnykpet a kifoly vzsugrrl akkor, amikor a vzszint a palack-ban ppen elri a fels jellst!

- A kpet nyomtassa ki! - A kinyomtatott fotn vgzett szerkesztssel igazolja, hogy a vzsugr alakja parabola! - A fotn mrt tvolsgok s a ksrleti sszellts relis adatainak ismeretben hat-

rozza meg a lyukon kiml vz sebessgnek nagysgt! - Rajzolja be a vzsugr pillanatnyi sebessgnek irnyt a palackon bejellt als ne-

gyed magassgban, s a sebessgvektor vzszintes s fggleges komponensnek arnya alapjn igazolja, hogy a vzsugr sebessgnek vzszintes sszetevje meg-egyezik azzal a sebessggel, amit egy szabadon es test szerezne, ha pp olyan magas-sgbl esne kezdsebessg nlkl, mint amekkora a palackban lv vzfelszn s a palack oldaln lv nyls magassgklnbsge! Az llts igazolsa sorn hasz-nlja ki, hogy a szomszdos jellsek kztti tvolsg azonos!

Megjegyzs: Amennyiben a vizsgz a felkszlsi id alatt jelzi, hogy a fnykp kinyomta-tsa sikertelen, a vizsgabizottsg elre elksztett felvtelt biztost a vizsgz szmra a mrs befejezshez, az lltsok igazolshoz. Ekkor a vizsgz teljestmnybl 3 pontot le kell vonni.

Fizika

9

7. A hang sebessgnek mrse llhullmokkal

Feladat:

Ismert frekvencij hangra rezonl levegoszlop hossznak mrsvel hatrozza meg a hang terjedsi sebessgt levegben!

Szksges eszkzk:

Nagymret, egyik vgn zrt veg- vagy manyaghenger, mindkt vgn nyitott, a hengeres ednybe illeszthet manyag cs, oldaln centimteres beoszts skla (a skla alkoholos filctollal felrajzolhat a csre), ismert rezgsszm hangvilla, nagymret tlca, vz tart-ednyben, mrszalag, Bunsen-llvny, -di, lombikfog.

A mrs lersa:

A hengert lltsa a tlcra s tltsn bele vizet! Az oldaln sklval elltott csvet mertse a vzbe! A csben lv levegoszlopot alul-rl a vz zrja be, gy a lgoszlop hossza a cs emelsvel s sllyesztsvel vltoztathat. A cs szabad vge fl tartsunk rezg hangvillt, majd a maximlisan vzbe mertett csvet emel-jk lassan egyre magasabbra, kzben figyeljk a hang felersd-st! A maximlis hangerssghez tartoz levegoszlop-magass-got (a cs peremnek s a henger vzszintjnek klnbsge) mrjk le! Folytassuk a cs emelst egszen a kvetkez rezonancia-helyzetig, s mrjk le ismt a bels csben lv levegoszlop hosszt!

A levegoszlop hossznak mrst megknnythetjk, ha a csvet nem kzben tartjuk, hanem Bunsen-llvnyhoz rgztett lombik-fogval. A lombikfogt csak annyira szortsuk meg, hogy az meg-tartsa a fggleges helyzet csvet, de ne akadlyozza meg a ma-gassg vltoztatst. Ha a mrs kzben a hangvilla rezgse mr nagyon elhalkulna, ismtelt megkoccintssal jbl rezgsbe hoz-hat. A villa hangjnak ersdse jelzi, hogy a csben lv lgoszlop rezonl a hangvillra, azaz a csben hang-llhullm alakul ki.

- Hatrozza meg a hang hullmhosszt kt egyms utni rezonanciahelyzetben, majd a hangvilla rezgsszmnak ismeretben a hang terjedsi sebessgt a levegben!

Megjegyzs: A hangsebessg-meghatrozs pontosabb tehet, ha a ksrletet kt klnbz alapfrekven-cij hangvillval megismteljk, s a kt mrs eredmnynek tlagt szmtjuk.

Fizika

10

8. Halogn izz infrasugrz teljestmnynek mrse

Feladat:

Matt-feketre festett rzgoly melegedst mrve hatrozza meg a golytl ismert tvolsgra elhelyezett vettizz hsugrzsi teljestmnyt! Az izz elektromos teljestmnyfelvtelnek ismeretben hatrozza meg az infrasugrzs hatsfokt!

Szksges eszkzk: Foglalatban szabadon ll 100 wattos, kismret halognvett-izz, kapcsolval felszerelt hlzati teljestmnymr egysgen keresztl a hlzatra csatlakoztatva. (12 V-os izz esetn a transzformtor bemenett csatlakoztassuk a hlzati teljestmnymrre!) Elzetesen matt feketre befestett, megadott tmeg, tmrj s fajhj rz goly, a digitlis hmr befogadsra alkalmas zskfurattal, tizedfok pontossg hossz szr digitlis hmr, a hmr szrra hzott, az eszkz rgztst segt gumidugval, llvny, stopperra, mrszalag, rnykol erny.

A mrs lersa: Helyezze be a goly furatba a hmr szrt, majd a gumidugt rgztse azt llvnyra (bra)!

A foglalatval llvnyra rgztett pontszer izzt lltsa a golyval egy magassgba, attl 10-15 cm tvolsgba! Mrje le a goly s a lmpa tvolsgt! Olvassa le a hmrn a kiin-dulsi hmrskletet (szobahmrsklet), majd kapcsolja be a lmpt s egyidejleg indtsa el a stopperrt! Az rnykol erny megfelel elhelyezsvel vdje szemt az ers fnytl, gy, hogy kzben a hmrt le tudja olvasni!

- Olvassa le s jegyezze fel fl percenknt a goly hmrsklett! A mrst 4 percen t folytassa! Mrsi eredmnyeit brzolja hmrsklet-id grafikonon!

- A goly ismert adatai s a mrt melegedsi sebessg alapjn hatrozza meg a golyt r hsugrzs teljestmnyt!

- A golyt melegt teljestmnybl a lmpa tvolsgt hasznlva szmtsa ki a vett-izz infrasugrzsi teljestmnyt! (Az izz hsugrzst tekintse gmbszimmetri-kusnak! )

- Olvassa le a hlzati teljestmnymr mszeren az izz ltal felvett elektromos telje-stmnyt s hatrozza meg az izz hsugrzsi hatsfokt!

Megjegyzs: Hasonl mrsi elrendezsben jl mrhet az n. naplland (a Napbl a sugrzsra mer-legesen elhelyezett egysgnyi felletre egysgnyi id alatt kisugrzott energia.)

Fizika

11

9. Szilrd anyag (alumnium) fajlagos hkapacitsnak (fajhjnek) meghatrozsa

Feladat:

A rendelkezsre ll eszkzkkel, a vz fajhjnek s a kalorimter hkapacitsnak ismeretben, hatrozza meg a kiadott fm fajhjt!

Szksges eszkzk:

Ismert hkapacits kalorimter tetvel, kevervel, hmrvel, szobai hmr, 3 db kzepes fz-pohr, meleg vz, nagyobb mret tlca, trlruha, mrleg, szraz llapot, szobahmrsklet apr alumnium darabok (pl. alu-csavarok)

A mrs lersa

Mrje le a szrazra trlt kalorimter tmegt fedvel, kevervel s a hmrvel egytt! Tltse meg a kalori-mtert krlbell felig forr vzzel, s mrje le ismt a berendezs tmegt a vzzel egytt. A kt mrlegels alapjn az ednybe nttt vz tmege pon-tosan meghatrozhat. Szobai hmrn olvassa le a szobahmrskletet, majd mrjen le a szobahmrsklet, szraz fmdara-bokbl kb. ktszer annyit, mint a kalorimterbe tlttt vz tmege. A fm tmegnek nem kell pontosan megegyeznie a vz tmegnek ktszeresvel, de a t-megmrs legyen pontos! Olvassa le a kalorimterben lv meleg vz hmrsk-lett a hmrn! (A hmr leolvassa eltt bizonyosodjon meg rla, hogy a mrlegelssel tlttt id alatt a kalorimter hmrsklete stabilizldott!) Helyezze a kalorimterbe a lemrt tmeg, szobahmrsklet szraz fmdarabokat! Nhny percnyi kevergets alatt bell az j hmrsklet. Olvassa le ismt a hmr llst!

- A megadott s a mrt adatok alapjn hatrozza meg a szilrd anyag fajhjt! - A kapott eredmnyt hasonltsa ssze a kiadott fmnek a fggvnytblzatban tallhat

fajhrtkvel! - Ismertesse, mi okozhatja a mrt s elmleti rtk esetleges eltrst!

Megjegyzs:

A vz fajhjnek tblzati rtke: c = Kkg

kJ18,4

.

A kalorimter hkapacitsa az adott eszkzre jellemz, a konkrt rtk a kalorimteren olvashat. A vz tmegnek meghatrozshoz elfogadhat a trfogat mrse mrhengerrel is.

Fizika

12

10. Kristlyosodsi h mrse

Feladat:

Hatrozza meg kalorimetrikus mrssel a tlhttt solvadk kristlyosodsa sorn felszabadul energia egysgnyi tmeg anyagra vonatkoztatott rtkt (fagysh)!

Szksges eszkzk:

Ismert tmeg tlhttt solvadk (clszeren ntriumacett-trihidrt), ismert hkapacits (vz-rtk) iskolai kalorimter kevervel, hmrvel, stopper-ra, szobahmrsklet llott vz, mr-henger. A ksrleti eszkzket s anyagokat a fot mutatja.

A mrs lersa

A mrhenger segtsgvel tltsn a kalorimterbe ismert mennyisg szobahmrsklet vizet! (A vz tmege kb. 6-7-szerese a manyag tasakban lv folyadk elzetesen lemrt s megadott tmegnek.) A szobahmrsklet folyadkot tartalmaz tasakot emelje a kalori-mter fl, majd a tasakban lv grblt fmlapocska tpattintsval indtsa be a kristlyoso-dst! Amint meggyzdtt a folyamat beindulsrl, rakja a tasakot a kalorimter vizbe, tegye r a tett, helyezze be a hmrt s indtsa el az rt! A kristlyosods sorn az anyag-bl energia szabadul fel, ami melegti a kalorimtert s a beletlttt vizet. vatos rzogats-sal, a kalorimter krkrsen grblt keverjnek le-fel trtn mozgatsval segtse a vz melegedst, kzben percenknt olvassa le a hmrskletet! Az id- s hmrskletrtkeket jegyezze fel! A mrst folytassa, amg a melegeds tart!

- Ksztse el a kalorimter melegedst jellemz id-hmrsklet grafikont, s hatrozza meg a rendszer maximlis hmrsklett!

- Az anyag tmegt, a vz tmegt s fajhjt, a kalorimter hkapacitst ismerve, a kiin-dulsi s a vgs hmrsklet mrt rtkeit felhasznlva rja fel az energiamegmaradst kifejez egyenletet! Az egyenletbl szmtssal hatrozza meg az anyag tmegegysgre jut kristlyosodsi ht!

Fizika

13

Megjegyzs: A kalorimter elre meghatrozott hkapacitsa az eszkzn van feltntetve.

A vz fajhjnek tblzati rtke: kgK

kJc 18,4

Az egyszersg kedvrt ne foglalkozzon azzal a hmennyisggel, amit a soldat vesz fel az olvadspontig trtn felmelegedsvel, illetve a s ad le, mikzben visszahl a vgs hmrskletre.

A ksrletben felhasznlt anyag a sportkereskedelemben tli kzmelegt prnaknt, gygyszati segdeszkzknt flmelegt prnaknt, zrt manyag tasakban kaphat. Az anyag ismtelten, sokszor felhasznlhat. A kristlyos anyag forr vzben felolvaszthat, s a vzfrdbl kivve szobahmrskleten tlhthet. Felhasznlhat a mrshez kristlyos ntrium-tioszulft (fnykpszeti fixrs) is, amely szintn vzfrdn felolvaszthat s hideg vzben tlhthet. A tlhttt fixrs-olvadkot tartednnyel egytt helyezzk a kalorimterbe. (A kalorimter hkapacitsnak megadsakor az edny hkapacitst is figyelembe kell venni.) A fixrs kristlyosodst apr kristlyszemcse beledobsval indthatjuk meg.

Fizika

14

11. Ekvipotencilis vonalak kimrse elektromos trben

Feladat:

A megadott eszkzkbl az utasts alapjn lltsa ssze a ksrletet! Mrje ki az ekvipotencilis vonalakat lapos potencilkdban egy hosszabb, egyenes rd alak s egy kisebb, korong alak fmelektrda kzti trrszben! A kimrt ekvipotencilis vonalak alapjn ksztsen kzelt vzlatrajzot a tr ervonal-szerkezetrl!

Szksges eszkzk

Feszltsgforrs (kb. 10 V egyenfeszltsg pl. 2 db sorba kttt laposelem), nagy bels ellenlls feszltsgmr, lapos potencilkd, vezetkek, ngyzethls papr (millimterpapr).

Megjegyzs: A ksrlethez szksges potencilkd hzilagosan egyszeren elkszthet. Legalbb 10x20 cm alapterlet lapos manyagkd (manyagtlca) aljra ngyzethls beoszts paprlapot helyeznk (ha a tl alja tltsz, a paprt clszeren a tl al rgztjk, ha a tl alja nem tltsz a papr a tlba kerl. Ez utbbi esetben az tnedvesed paprt esetenknt cserlni kell.) A tlba nhny mm magasan csapvizet tltnk. A tlba helyezhet fmelektrdk anyaga clszeren alum-nium vagy rz. (A vas rozsdsodik!) Elnys olyan elektrdkat hasznlni, amelyek nmagukban is stabilan megllnak a kd aljn. (Ilyen pldul az L profil alumnium-sn vagy a ngyzetes kereszt-metszet alumnium zrtszelvny lsd fot.) Az elektrdkhoz egyszeren csatlakozhatunk az isko-lai ksrletezsben hasznlt rpzsinrokkal, ha az elektrdkra a banndugnak megfelel lyukakat frunk.

Az ajnlott ksrleti sszellts fotjt s a kapcsolsi rajzot az bra mutatja.

Fizika

15

A ksrlet lersa

Ellenrizze a ksrleti sszelltst! Figyeljen arra, hogy az elektrdk a ngyzethl vona-laira illeszkedjenek! A mrsi eredmnyek rgztsre ksztsen el a tl aljn lv ngyzet-hls laphoz hasonl paprt, s erre rajzolja be az elektrdk pontos helyt! Helyezze feszlt-sg al az ramkrt, majd a feszltsgmr szabad potencilvezetkt (a kapcsolsi rajzon nyl jelzi) mrtsa a vzbe s figyelje a feszltsgmr mszert! A feszltsget akkor olvassa le, amikor a mszer megllapodik! Mozgassa lassan a potencilvezetket a ngyzethl kt elektrdt sszekt kzps oszts-vonala mentn a pozitv elektrdtl a negatvig s mrje a ngyzethl osztspontjaiban a feszltsget!

- Mrjen ki a kdban nhny ekvipotencilis vonalat s rajzolja be azokat a ngyzeth-ls paprlapra, a vonalakon tntesse fel a mrt feszltsg rtkt is!

- A kimrt ekvipotencilis vonalak alapjn ksztsen vzlatos rajzot a tr ervonal-szerkezetrl!

Fizika

16

12. Elektrolit elektromos ellenllsnak vizsglata

Feladat:

Vizsglja meg az izzlmpbl s elektrdkbl ll kapcsols ramfelvtelt a vzbe mertett elektrdk merlsi mlysgnek fggvnyben!

Szksges eszkzk: 4 vagy 6 V-os vltakoz feszltsg ramforrs; vltram feszltsg s rammr msze-rek; vezetkek; kt, egymstl 1 cm tvolsgban szigetel tvtartk kz rgztett rz-lemez elektrda (ajnlott anyaga nyomtatott ramkri lemez, mretei 3x20 cm), fels vgn bann-dugs csatlakozssal, als szln az elektrdk kz forrasztott zseblmpaizzval. llvny, ami az elektrdk befogst s magassgnak vltoztatst biztostja. Tlca, magas vizes edny, kls faln cm-skla, hideg csapvz.

A mrs lersa:

A ksrleti sszelltst az bra mutatja.

Adjon feszltsget az izzra, ram- s feszltsgmrssel hatrozza meg az izz ellenllst! Mertse az elektrdkat hideg csapvizet tartalmaz ednybe, s mrseket vgezve hatrozza meg a kapcsols ramfelvtelt az elektrdk legalbb ngy klnbz mrtk merlse esetn! - Adatait foglalja rtktblzatba s brzolja grafikusan, majd rtelmezze a kapott

ramerssgmlysg grafikont! - Hatrozza meg, hogyan vltozik a vz elektromos ellenllsa az elektrdk vzbe merl

hossznak fggvnyben! - Elfogadva, hogy a folyadkok ramvezetsre is rvnyes Ohm trvnye, hatrozza meg

a hideg vz fajlagos ellenllst (vezetkpessgt)!

Fizika

17

13. Az ramforrs paramtereinek vizsglata

Feladat:

Feszltsg s rammrs alapjn hatrozza meg az ramforrs (szrazelem) jellemz adatait: bels ellenllst, elektromotoros erejt, rvidzrsi ramt!

Szksges eszkzk:

4,5 V-os laposelem vagy dobozba foglalt ramforrs kt bannhvely kivezetssel, feszltsgmr, rammr, 10-20 -os s 4-5 A-rel terhelhet tolellenlls, kapcsol, rpzsinrok, krokodilcsipesz .

A ksrlet sszelltst a kapcsolsi rajz mutatja

Vltoztathat ellenllsknt 10-20 ohmos, 4-5 amperrel terhelhet tolellenllst alkalmaz-zunk. A tolellenlls csszkjnak eltolsval az ramkrbe bekttt ellenlls vltoztathat. Az rammr mszert az ellenllssal sorosan, a feszltsgmrt a teleppel prhuzamosan kap-csoljuk. A kapcsol zrsa utn a mszerek ltal mutatott rtkek a csszka helyzettl fggnek.

A mrs lersa

A csszka helyzett vltoztatva legalbb ngy pontban olvassa le az ram s a kapocsfeszlt-sg sszetartoz rtkeit! - A mrsi adatokat foglalja tblzatba, majd brzolja feszltsgram grafikonon! - A grafikon alapjn hatrozza meg a telep jellemz adatait!

Figyelmeztets! A vltoztathat ellenlls csszkjt ne tolja szls helyzetekig! Az rammr mszert a legnagyobb mrshatron hasznlja! A kapcsolt csak a mrsek idejre zrja, hogy feleslegesen ne fogyassza a telep energijt!

Fizika

18

14. Zseblmpaizz ellenllsnak mrse Wheatstone-hddal

Feladat:

Mrje meg a kiadott zseblmpaizz wolframbl kszlt izzszlnak ellenllst Wheatstone- hddal! A mrshez hasznljon hrom klnbz (ismert) rtk segdellenllst!

Szksges eszkzk: Zseblmpaizz (3,5 V, 0,2 A) foglalatban, 3 db klnbz rtk ellenlls, megadva az ellenllsok nvleges rtkt (ajnlott ellenllsrtkek: 100 , 50 , 5 ), 1 m hossz ellenllshuzal (11 /m), kt vgn kialaktott elektromos csatlakozval, cm sklval elltott deszkalapra kifesztve, 1,5 V-os glit elem, Morse-kapcsol, rpzsinrok, rammr Deprez-mszer (forgtekercses, lland mgnes rammr).

A mrs lersa:

A rendelkezsre ll eszkzk felhasznlsval lltsa ssze az brn lthat kapcsolst!

A zsebizzt ksse az Rx mrend ellenlls helyre, az ismert rtk ellenllsokat rendre az Rs segdellenlls helyre!

Az rammr mszert elszr a legnagyobb mrshatron hasznlja!

- A csszka megfelel pozicionlsval egyenslyozza ki a hidat s olvassa le a csszka helyzett az egyenes vezet egyik vgpontjtl mrve! Ezt ismtelje meg mindhrom segdellenlls alkalmazsval!

- A mrsi adatokat foglalja tblzatba s szmtsa ki minden mrs esetn az izzszl ellenllsnak rtkt!

- Magyarzza a kapott eredmnyeket!

Fizika

19

15. Flvezet (termisztor) ellenllsnak hmrskletfggse Termisztoros hmr ksztse

Feladat:

Vizsglja meg a termisztor ellenllsnak hmrskletfggst s ksztsen kalibrcis grafikont az ellenlls-hmrhz!

Vgezzen hmrskletmrst a termisztor-hmrvel!

Szksges eszkzk:

Termisztor, ellenllsmr zemmdba kapcsolhat univerzlis mrmszer, fzpohr, hideg csapvz tartednyben, forr vz termoszban, kisebb pohr a vz adagolshoz, nagyobb vzgyjt edny, folyadkos iskolai bothmr, millimterpapr.

A mrshez ajnlott a kereskedelemben 470 , 680 , 1 k jellssel kaphat termisztor. A termisztor kivezetseit forrasszuk banndugban vgzd hajlkony, szigetelt vezetkekhez/rpzsinrokhoz, a termisztorbl kivezet fmdrt szigetelsre gynevezett zsugorcs ajnlott, amely megmelegtve rzsugorodik a fmszlra. A zsugorflia termisztor fel es vgn egy csepp szilikonnal tehetjk tkletess a szigetelst.

A mrs lersa

A termoszbl ntsn forr vizet a fzpohrba s helyezze bele a folyadkos hmrt! Csatlakoztassa a termisztort ellenllsmr mszerhez, majd mertse be a vzbe! Ha a folyad-kos hmr megllapodott, s a termisztor ellenllsnak rtke sem vltozik, olvassa le a mszereket s jegyezze fel rtktblzatba az adatokat! Vltoztassa fokozatosan a vz h-mrsklett! Ehhez a meleg vz egy rszt ntse ki a pohrbl s ptolja csapvzzel! sszekevers utn vrja meg, amg a hmr s az ellenllsmr rtke stabilizldik s ol-vassa le az rtkeket! gy vltoztatva a hmrskletet, mrjen legalbb 5-6 pontban!

- A mrsi adatok alapjn brzolja grafikonon a termisztor ellenllsnak hmrskletfggst!

- A kapott ellenllshmrsklet karakterisztikt tekintse a termisztor-hmr kalibr-cis grafikonjnak! A termisztort kt ujja kz szortva hatrozza meg a testhmrsk-lett!

- Becslje meg, mekkora lenne a termisztor-hmr ellenllsnak rtke olvad jg-ben!

Megjegyzs: A termisztor ellenllsnak hfokfggse NEM lineris. Ahhoz, hogy az olvad jg hmrsklethez tartoz ellenlls rtkt meg tudjuk becslni, szksges, hogy mrsnket a csapvz hmrsklete kzelben fejezzk be, s a mrt grbe szlhez illesztett egyenessel extrapolljunk.

Fizika

20

16. Hagyomnyos izzlmpa s energiatakarkos kompakt lmpa relatv fnyteljestmnynek sszehasonltsa

Feladat:

Zsrfoltos fotomter segtsgvel hasonltsa ssze a hagyomnyos izzlmpa s az energia-takarkos kompakt lmpa relatv fnyteljestmnyt (a kibocstott fnyteljestmny s a felvett elektromos teljestmny arnyt)!

Szksges eszkzk: Ismert nvleges teljestmny, hlzati izzlmpa s kompaktlmpa (a lmpk gmb alak opl-burjak) ll foglalatban, fldelt, biztonsgi dugasz csatlakozssal, kapcsolval elltott hlzati biztonsgi eloszt aljzat, zsrfoltos fotomter, mrszalag.

A mrs lersa: Helyezze el egymssal szemben a kt lmpt, kb. 1 mter tvolsgban, majd a kt lmpa kz, a lmpkat sszekt egyenesre merlegesen a zsrfoltos paprernyt! Az sszelltst az bra mutatja.

A lmpk bekapcsolsa utn az erny egyik oldalt az egyik, a msik oldalt a msik lmpa fnye vilgtja meg. A megvilgts erssge megvltozik, ha az ernyt elmozdtjuk a lmp-kat sszekt egyenes mentn. (A gmb alak opl lmpk fnykibocstst gmbszimmetri-kusnak tekinthetjk. A lmpk az ernyt az ernytl vett tvolsguk ngyzetvel fordtottan arnyos mrtkben vilgtjk meg.) Az erny mozgatsval keresse meg azt a helyzetet, amikor az erny mindkt lmpbl azonos megvilgtst kap, azaz amikor az ernyn lv zsrfolt sem nem sttebb, sem nem vilgosabb az erny tbbi rsznl!

- Mrje meg ebben a helyzetben az erny tvolsgt mindkt lmptl, majd a lmpk nvleges teljestmnyt alapul vve hatrozza meg a relatv fnyteljestmnyek arnyt!

Megjegyzs: A zsrfoltos fotomter egyszer, hzilag elkszthet eszkz: talpra szerelt, fehr paprlapbl ksztett 10x10 cm mret erny, kzepn kb. 10 forintos nagysg zsrfolttal. A folt tmen fnyben vilgosabb, visszavert fnyben sttebb a paprerny krnyez rsznl. Ha az erny mindkt oldalrl azonos intenzits megvilgtst kap, a folt egybeolvad az ernyvel.

Trekedjnk arra, hogy a ksrlet httrvilgtsa egyenletes legyen. Ha a ksrlet az egyik oldalrl tbb fnyt kap, az meghamistja a mrs eredmnyt.

Fizika

21

17. A vz trsmutatjnak meghatrozsa

Feladat:

lltsa ssze s vgezze el a lert ksrletet! Mrsi adatai alapjn hatrozza meg a vz levegre vonatkoztatott trsmutatjt!

Szksges eszkzk:

Vkony fal, sk alj veg- vagy manyagkd (ragasztott akvrium), lzerdidval mkd n. eladsi lzerfnymutat, millimterpapr, mrszalag, Bunsen-llvny dival, kmcs-fogval (a lzer rgztsre), tlca, tiszta vz trolednyben.

A ksrlet sszelltsi rajzt az bra mutatja

A mrs lersa

Az res vegkd al helyezze el a millimterpaprt! A lzert rgztse a befogba s irnytsa ferdn a kd aljra. (Clszer a lzert a lehet leglaposabb szgbe lltani, gy, hogy a fny-folt a kd oldalhoz kzel, a mm-papr egy osztsvonalra essk.) A kd fnyforrs felli oldalnl mrje meg a ferde lzersugr magassgt (h) s a kd aljn a fnyfolt tvolsgt (s)! Tltsn fokozatosan egyre tbb vizet a kdba! Mrje a vzszint magassgt s a lzerfolt eltoldsnak mrtkt (x) a kd aljn! (Ez utbbit a millimterpapr segtsgvel olvassa le!)

- rtelmezze a fnyfolt eltoldst a kd aljn! - A mrt adatok alapjn hatrozza meg a vz levegre vonatkoztatott trsmutatjt!

Fizika

22

18. A dombor lencse fkusztvolsgnak meghatrozsa n. Bessel-mdszerrel

Feladat:

lltsa ssze a ksrletet! Hatrozza meg a lert Bessel-fle mdszerrel a lencse fkusztvolsgt!

Szksges eszkzk:

Nagyobb tmrj, kb. 10-20 cm fkusztvolsg gyjtlencse vegbl vagy manyagbl, fehr papr vagy pausz erny, asztali lmpa 25 W-os izzval, optikai pad mozgathat lovasokkal, a lencse, az erny rgztsre szolgl befogkkal; mrszalag. (Ha az optikai pad a tartozkokkal nem ll rendelkezsre, megfelel a fotn bemutatott sszellts is. A lekpez lencse egyszer kzi nagyt, az izzszl s az erny tvolsga 1 m, a lencse helyzetnek vltozsa a mterrdra ragasztott papr mrszalaggal mrhet.)

A mrs lersa

A fkusztvolsg meghatrozsra alkalmas ksrleti technika az n Bessel-mdszer. A trgyat s az ernyt egymstl alkalmas tvolsgban rgztjk, a tvolsgot (s) lemrjk s a tovbbiakban nem vltoztatjuk. Megkeressk a trgy s az erny kzt azt a lencsehelyzetet, amelynl les nagytott kpet ltunk az ernyn. Ezutn a lencst eltoljuk az erny fel addig, mg a trgy les kicsinytett kpe megjelenik. Megmrjk a lencse elmozdtsnak tvolsgt (d). A mrs sematikus rajzt az bra mutatja.

A lencse fkusztvolsga a mrt adatokbl az

s

dsdsf

4

)()(

sszefggs alapjn hatrozhat meg.

- lltsa ssze a ksrletet! - A mrst elvgezve hatrozza meg a lencse fkusztvolsgt!

Megjegyzs: A Bessel-mdszerrel kapott fkusztvolsg pontosabb, mint amit kzvetlenl kapnnk a lek-pezsi trvny alapjn, mrve a kp- s trgytvolsgot. Ez utbbiak mrse ugyanis nem egyszer a lencse grblete miatt.

Fizika

23

19. A fnyelhajls jelensge optikai rcson, a fny hullmhossznak meghatrozsa

Feladat:

Optikai rccsal bemutatott fnyelhajlsi ksrlet segtsgvel hatrozza meg a fny hullmhosszt!

Szksges eszkzk: Kis teljestmny fnymutat-lzer, optikai sn lovasokkal, erny, ismert rcsllandj optikai rcs, mrszalag, vonalz.

A mrsi sszelltst a fot mutatja.

A mrs lersa

Az optikai sn vgre rgztsnk szles ernyt, az ismert rcsllandj optikai rcsot helyezzk a snen mozgathat lovasba tett diatartba, majd a rcsot vilgtsuk t lzerfnnyel! Lzer-fnyforrsknt kis energij He-Ne lzert, vagy lzerdidval mkd, olcs, n. fnymutat-lzert hasznlhatunk. Ez utbbi irnytsnak s rgztsnek legegyszerbb mdja az, ha a ceruzavastagsg, nhny cm hossz eszkzt jtkgyurmba gyazzuk.

A lzerfny a rcson thaladva elhajlik. Az ernyn szimmetrikusan megjelen interferencia- maximumok nappali vilgtsban is jl lthatk.

- Mrje le a ksrleti sszelltson az optikai rcs s az erny tvolsgt, valamint az ernyn az els elhajlsi maximum s a direkt sugr foltjnak (kzps, legersebb megvilgts folt) tvolsgt!

- A mrt hosszsgadatok s az optikai rcs megadott rcsllandjt felhasznlva hat-rozza meg a lzerfny hullmhosszt!

- A mrsi hiba cskkentse rdekben ismtelje meg a hullmhossz meghatrozst

ms ernyrcs tvolsgok esetn is! A klnbz ksrletek sorn kapott rtkeket tlagolja!

Fizika

24

20. Napelemcella vizsglata

Feladat:

A rendelkezsre ll eszkzkbl lltsa ssze a ksrletet! Mrje ki a lmpa alatt 25-30 cm tvolsgban elhelyezett napelemcella feszltsgramerssg karakterisztikjt! Mrsi adatai alapjn hatrozza meg a cella teljestmnynek terhelsfggst (ramerssg-fggst), tegyen javaslatot a cella optimlis terhelsre!

Szksges eszkzk:

Napelemcella (pl. napelemes kerti lmpa cellja) banndugs csatlakozssal, feszltsg s rammr mszerek, 1 k -os, 50 mA-ig terhelhet vltoztathat ellenlls, llthat magassg lmpa (60-75 W), mrszalag

A ksrlet lersa

A ksrleti sszelltst a rajz s a fot mutatja.

A mrs lersa

lltsa ssze a kapcsolst az bra szerint! A lmpt lltsa kb. 25 cm magassgba a napelem-cella fl, a vltoztathat ellenllst lltsa maximlis rtkre s olvassa le a mszereken a cella feszltsgnek s a kr ramnak rtkt! Az ellenllst fokozatosan cskkentve nvelje lpsrl lpsre az ramot 2-3 mA-rel, s minden lps utn jegyezze fel a mszerek adatait!

- A mrsi adatokat foglalja tblzatba s rajzolja fel a cella feszltsgramerssg karakterisztikjt!

- rtelmezze a kapott grbt! A mrt adatok alapjn hatrozza meg a cella teljestm-nyt a terhels (ram) fggvnyben, s az eredmnyt brzolja grafikonon!