1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

28
1. Mágneses mező szemléltetése és mérése, mágneses pörgettyű (levitron) . . . . . . . . . . . . . 2 2. Lenz törvénye: Waltenhofen-inga, Lenz-ágyú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3. Váltakozó feszültség transzformálása. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4. A gyűjtőlencse és a homorú tükör fókusztávolságának meghatározása a leképezési törvény segítségével . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5. Fénytörés félkörtesten és plánparalel lemezen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6. Teljes visszaverődés bemutatása, a száloptika modellezése, a prizma . . . . . . . . . . . . . . . . 12 7. Gyűjtő és szórólencsék fénytörésének bemutatása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 8. Rezonancia hanggal, hangvilla rezgésszámának meghatározása rezonancia alapján, lebegés jelensége hanggal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 9. Harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő grafikonja, csillapodó rezgések vizsgálata, kényszerített rezgések . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 10. Haladó, vonal menti és felületi hullámok terjedési jelenségei, álló hullámok . . . . . . . . . . 20 11. Rezgésidő függése a rezgőtest tömegétől, egy test tömegének meghatározása csavarrugón történő rezgése alapján, nehézségi gyorsulás értékének meghatározása fonálingával . . . 22 12. Kund-cső . . 24 13. Csatolt rezgések, merőleges rezgések összetétele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Fizika 11. osztály Tartalom 1 Fizika 11. osztály Szerzők: Guethné Nyári Éva, Hegedüs József, Szalai Bernát Lektorálta: Dr. Walter József egyetemi adjunktus A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 „A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron” című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013

Transcript of 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

Page 1: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

1. Mágneses mező szemléltetése és mérése, mágneses pörgettyű (levitron) . . . . . . . . . . . . . 2

2. Lenz törvénye: Waltenhofen-inga, Lenz-ágyú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Váltakozó feszültség transzformálása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4. A gyűjtőlencse és a homorú tükör fókusztávolságának

meghatározása a leképezési törvény segítségével . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5. Fénytörés félkörtesten és plánparalel lemezen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6. Teljes visszaverődés bemutatása, a száloptika modellezése, a prizma . . . . . . . . . . . . . . . . 12

7. Gyűjtő és szórólencsék fénytörésének bemutatása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

8. Rezonancia hanggal, hangvilla rezgésszámának meghatározása rezonancia alapján,

lebegés jelensége hanggal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

9. Harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő grafikonja,

csillapodó rezgések vizsgálata, kényszerített rezgések . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

10. Haladó, vonal menti és felületi hullámok terjedési jelenségei, álló hullámok . . . . . . . . . . 20

11. Rezgésidő függése a rezgőtest tömegétől, egy test tömegének meghatározása csavarrugón

történő rezgése alapján, nehézségi gyorsulás értékének meghatározása fonálingával . . . 22

12. Kund-cső . . 24

13. Csatolt rezgések, merőleges rezgések összetétele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Fizika 11. osztály Tartalom1Fizika 11. osztály

Szerzők:Guethné Nyári Éva, Hegedüs József, Szalai Bernát

Lektorálta: Dr. Walter József egyetemi adjunktus

A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok

Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 „A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron” című pályázat keretében

Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó KözpontA tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján

a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztetteSzakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár

A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt.Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft.

Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 dbVUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19.

Felelős vezető: Vuncs RitaMásodik javított kiadás, 2013

Page 2: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

1. Mágneses mező szemléltetése és mérése, mágneses pörgettyű (levitron)

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• rúdmágnes• patkómágneses Tesla-méter• tekercs

• vasreszelék• áramforrás• vezeték

Mindenki játszott már mágnessel. Tapasztaltátok, hogy a mágnesek vas vagy acél tárgyakat magukhoz vonzanak. A mágnesnek két pólusa van, az egyneműek taszítják, a különbözőek vonzzák egymást. A mágneses pólusokat nem lehet kettéválasztani. Mágneses jelenséget mutat még az árammal átjárt vezető, és maga a Föld is. A mágneses hatásokat a mágnest körülvevő mező közvetíti. Kísérleteinkben ezt a mezőt fogjuk szemléltetni, mérni. Az olyan mezőt, amelyet mozgó töltés kelt, és amely csak mozgó töltésre fejt ki erőt, mágneses mező-nek nevezzük. A mező egy pontját mágneses indukcióval jellemezhetjük, szerkezetét pedig indukció-vonalakkal szemléltethetjük.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Hegedüs József 2

1. Helyezd a rúdmágnest egy plexi lap alá, majd szórj rá vasreszeléket! Apró pöcögtetés hatá-sára a vasreszelék elrendeződik. Végezd el a kísérletet a rendelkezésre álló tekerccsel is, valamint a patkómágnessel! Válaszold meg a kérdéseket! Mérd meg az ábrán jelölt pontok-ban az indukció nagyságát, és egészítsd ki az ábrát az indukcióvektorral, méretarányosan!

2. A Tesla-méter segítségével mérd meg a tekercsben kialakuló mágneses indukció nagy-ságát, 10, 20, 40 V feszültség esetén! A mért adatokat foglald a táblázatba!

3. Mágneses pörgettyű, vagy levitron: Egy mág-neses lemez felett pörgess meg egy mágneses testet! A pörgő test egy bizonyos magasságban a levegőben forog. Adj magyarázatot a jelen-ségre!

Page 3: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály3

A mágneses mező indukciója (mT): Mérési pontok: rúd mágnes patkó mágnes tekercs A pont B pont C pont

Melyik két eszköz esetén mutat nagy hasonlóságot a mágneses mező szerkezete? A ………………………és a ………………………………………között.A tekercs belsejében és a patkó mágnes pólusai között ……………………......…… mágneses mező jön létre. Az indukcióvonalak …………......…….. . Ezért a mágneses mező örvényes. A földet körülvevő mágneses mezőt létrehozó képzeletbeli mágnes északi pólusa a Föld ……..........…………… földrajzi pólusánál helyezkedik el. A képzeletbeli déli pólus a föld ………………………… földrajzi pólusánál helyezkedik el.

A tekercsben mérhető indukció: Indukció 10 V 20 V 40 V Mért érték (mT):

Az indukció a feszültség növekedésének hatására …………………..

Mágneses pörgettyű, vagy levitron működésének magarázata: …………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………...

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 4: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

2. Lenz törvénye: Waltenhofen-inga, Lenz-ágyúEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• Waltenhofer-inga (bordázott lap)• nyitott körgyűrű• zárt körgyűrű• rézcső (1 m)• hengeres vasdarab

• hengeres mágnesdarab• stopperóra• nyitott vasmag• tekercs (600 menetes)• fémkarika (alumínium)

Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804 -1865) balti-német fizikus. Faraday munkásságának tanulmányo-zása közben fedezte fel a róla elnevezett Lenz-törvényt, amely a mágneses mezőben indukálódó elekt-romos áram irányáról szól. Lenz-törvény: Az indukált áram iránya mindig olyan, hogy mágneses hatásával akadályozza az őt létre-hozó folyamatot. A törvény alkalmazható mozgási és nyugalmi indukcióra is. Ezen törvényt gyakorlati úton is megta-pasztalhatjuk. Sok kísérlettel lehet igazolni Lenz-törvényét. Mi ezek közül hárommal fogunk megis-merkedni az elkövetkező kísérletek során.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Hegedüs József 4

1. Ejts át a rézcsövön egy ugyanakkora vas és mágnes darabot! Mérd meg az átesés idejét. Végezd el a mérést 5 esetben mindkét anyag esetén! A méréseket foglald táblázatba, majd adj magyarázatot a jelenségre!

2. A Waltenhofen-inga tekercseire kapcsolt egyenfeszültség növelésével növelhető a mág-neses mező erőssége. Mérd meg azonos kitérí-tés mellett az inga csillapodási idejét, három feszültség mellett! Valamint három különböző formájú inga betét esetén. 1, bordázott lap 2,

nyitott körgyűrű 3, zárt körgyűrű! A mérése-ket foglald táblázatba, majd adj magyarázatot a jelenségre!

3. Egy (hozzávetőlegesen 600 menetes) tekercs meghosszabbított, függőleges helyzetű vas-magjára a vasmagon csúszni képes zárt alumí-nium karikát tegyél, és a tekercset kapcsold egy kapcsolón keresztül a váltakozó feszültsé-gű áramforráshoz! Rövid időre nyomd meg a gombot! Ismételd meg a kísérletet! Válaszold meg a kérdéseket!

Page 5: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály5

1. mérés: átesés ideje (s) vas henger mágnes henger 1. 2. 3. 4. 5. átlag: Mit állapíthatunk meg a vashenger eséséről, és mit a mágnes eséséről?............................................................……………………………………………………………………………………………………………………………............................................................……………………………………………………………………………………………………………………………Mi okozhatja a mágnes kisebb gyorsulását?............................................................……………………………………………………………………………………………………………………………............................................................……………………………………………………………………………………………………………………………

2. feszültség (V) csillapodási idő (s) bordázott lap nyitott körgyűrű zárt körgyűrű 10 20 50

Hogyan változik a csillapodás ideje, ha növeljük a feszültséget?............................................................…………………………………………………………………………………………………………………………… Milyen alakzat esetén van a legnagyobb fékező hatása a mágneses mezőnek? Mi a magyarázata?............................................................…………………………………………………………………………………………………………………………… ............................................................…………………………………………………………………………………………………………………………… 3. Mi történt a kapcsoló bekapcsolásakor? Mi a jelenség magyarázata?............................................................……………………………………………………………………………………………………………………………

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 6: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

3. Váltakozó feszültség transzformálásaEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• tekercsek (300, 600, 1200 menetes)• zárt vasmag• váltakozó feszültségű áramforrás(20V)

• multiméter• vezetékek• ismert ellenállású fogyasztó (500 Ω)

A transzformátor két egymástól elszigetelt vezetőkör közötti elektromos energia átvitelére szol-gáló eszköz. Két tekercs közös, zárt, lemezes vasmagra van tekercselve, ezért a mágneses mező szóródása elhanyagolható. A vasmag lemezei el vannak szigetelve egymástól, hogy csökkentsék az örvényáramok keletkezésének lehetőségét és ezáltal az eszköz melegedését, hőveszteségét. Az áramforráshoz kapcsolt tekercset primer, a másikat szekunder tekercsnek nevezzük. Működése a nyugalmi indukció elvén alapul. A transzformátor gyakorlati jelentősége az elekt-romos energia szállítása során vált kiemelkedően fontossá. A transzformátor segítségével ter-jedt el világszerte a váltakozó áram használata. A transzformátort Déri Miksa, Bláthy Ottó és Zipernowsky Károly alkották meg.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Hegedüs József 6

A mérések során a műszert kapcsoljuk AC állás-ba! A mért értékek effektív értékek.1. Állítsd össze két tekercs segítségével a transz-

formátort! Kapcsolj az egyik tekercsre 20V váltakozó feszültséget! Mérd meg a terhelet-len szekunder körben a feszültséget! Végezd el a méréseket mindhárom tekercs felhaszná-lásával, cserélgetve a szekunder, és primer oldalakat (összesen 6 mérés)! Eredményeidet jegyezd a táblázat megfelelő helyeire!

2. Terheld meg a szekunder kört egy nagy ellen-állású fogyasztóval! Mérd meg a primer és a szekunder körben folyó áramerősségeket mind a hat összeállítási lehetőség esetén! (Fokozottan ügyelj az ampermérő méréshatá-rának helyes beállítására! A műszer károsod-hat rossz beállítások esetén!) Eredményeidet jegyezd a táblázat megfelelő helyeire!

3. Töltsd ki a táblázatok hiányzó celláit! Vála-szold meg a kérdéseket!

Page 7: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály7

1.

2.

3. Becsüld meg a méréseid alapján a transzformátor hatásfokát! η=……….......…… A feszültségek és menetszámok között …………….................…… arányosság áll fenn. Az áramerősségek és menetszámok között ………..........………… arányosság áll fenn. A már említett melegedésen kívül mi okozhatja, még a hatásfok csökkenését? ........................................................................................…………………………………………………………………………………………….. Milyen módon teszi gazdaságosabbá a transzformátor az energiaszállítást? ........................................................................................…………………………………………………………………………………………….. ........................................................................................…………………………………………………………………………………………….. ........................................................................................……………………………………………………………………………………………..

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

1. ábra 2. ábra

Page 8: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

4. A gyűjtőlencse és a homorú tükör fókusztávolságának meghatározása a leképezési törvény segítségével

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• optikai pad• gyűjtőlencse tartóban• homorú tükör állványon• gyertya

• gyufa• kis méretű vetítőernyő (pauszpapír) tartóban• mérőszalag• számológép

A gyűjtőlencse és a homorú tükör az optikai tengellyel párhuzamosan érkező fénysugarakat egy pont-ban (a fókuszpontban) gyűjti össze. A fókuszpont (F) és a lencse, illetve tükör távolságát fókusztávol-ságnak nevezzük. Jele: f A gyűjtőlencse és a homorú tükör a fókusztávolságon kívüli tárgyról valódi, fordított állású képet hoz létre. A tárgy és a lencse (tükör) távolságát tárgytávolságnak ( jele: t), míg a kép és a lencse (tükör) távolságát képtávolságnak ( jele: k) nevezzük. A fókusztávolság (f ), a tárgytávolság (t) és képtávolság (k) közötti összefüggést a leképezési törvény adja meg. A leképezési törvénnyel a tárgytávolság és a képtávolság ismeretében kiszámolható a fókusztávolság.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Szalai Bernát8

1. Hozd létre a gyertyaláng éles képét a gyűjtőlen-cse segítségével a pauszpapíron, majd mérd meg a tárgy- és a képtávolságot! Öt különböző tárgytávolsághoz tartozó képtávolság adatait mérjed, és a leképezési törvény segítségével számold ki az öt méréshez tatozó fókusztávol-ságot!

2. A lencse fókusztávolságának pontos meghatá-rozásához számítsd ki az 5 mérés átlagát (2 tizedesjegy pontossággal)!

3. Hozd létre a gyertyaláng éles képét a homorú

tükör segítségével a pauszpapíron, majd mérd meg a tárgy- és a képtávolságot! Öt különböző tárgytávolsághoz tartozó képtávolság adatait mérjed, és a leképezési törvény segítségével számold ki az öt méréshez tatozó fókusztávol-ságot!

4. A tükör fókusztávolságának pontos meghatáro-zásához számítsd ki az 5 mérés átlagát (2 tizedesjegy pontossággal)!

5. Figyeld meg, hogy milyen tényezők okozhatják a legnagyobb mérési hibákat!

Page 9: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Feladatlap Fizika 11. osztály9

1. A gyűjtőlencse által létrehozott éles kép esetén a mérési eredményeket és az abból kiszámolt fókusztávolságokat írd be az alábbi táblázatba!

Segítség: A leképezési törvény: , amelyből a fókusztávolság:

sorszám tárgytávolság (cm) képtávolság (cm) fókusztávolság (cm)1. mérés 2. mérés 3. mérés 4. mérés 5. mérés

Az öt mérés átlagából a lencse fókusztávolsága: ……….. cm

2. A homorú tükör által létrehozott éles kép esetén a mérési eredményeket és az abból kiszámolt fókusztávolságokat írd be az alábbi táblázatba!

sorszám tárgytávolság (cm) képtávolság (cm) fókusztávolság (cm)1. mérés 2. mérés 3. mérés 4. mérés 5. mérés

Az öt mérés átlagából a tükör fókusztávolsága: ……….. cm3. A mérési hibák okai: 1-5-ig rangsorold a sorrend szöveg előtti négyzetbe írásával, hogy mi okozhat-

ja a mérés pontatlanságát a legjobban! • A mérőszalaggal csak mm pontosságig tudunk mérni. • Az éles kép előállítása a láng kiterjedése miatt pontatlan. • A képtávolság mérése. • A tárgytávolság mérése. • Kerekítés a fókuszpont számításánál.

Felhasznált irodalom

https://wiki.sch.bme.hu/bin/view/Villanyalap/EllenorzoKerdesek2http://sulifizika.elte.hu/html/sub_p467.htmlÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 10: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

5. Fénytörés félkörtesten és plánparalel lemezenEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• 5 sugaras lézer fényforrás• félkorong alakú üvegtest• szögbeosztással ellátott korong papírból (opti-

kai korong)

• mágneses tábla• párhuzamos oldalú üvegtest• papírlap• számológép

Ha a fény eltérő fénytani sűrűségű anyag határán átlép, iránya általában megváltozik. A jelenséget fénytörésnek (refrakciónak) nevezzük.Beesési merőlegesen a beesési ponton átmenő, a két közeg határfelületére merőleges egyenest értjük. Beesési szögnek a beeső fénysugár beesési merőlegessel bezárt szögét nevezzük, míg a törési szöget a megtört fénysugár beesési merőlegessel alkotott szöge adja. A fénytörés mértékét a fény két közegbe-li terjedési sebességének hányadosa, azaz a törésmutató határozza meg.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Szalai Bernát 10

1. Helyezd a mágneses táblára a félkorong alakú üvegtestet alapkörének középpontjával a szög-beosztással ellátott korong forgástengelyébe!

2. Világítsd meg a félkorongot egyetlen fénysu-gárral úgy, hogy a fénysugár a félkorong sík oldalára merőlegesen haladjon!

3. Figyeld meg, hogy a sík felületre merőlegesen beeső sugár hogyan halad tovább!

4. Forgasd el ezután a félkorongot úgy, hogy a fénysugár ferdén érje az üvegfelületet! Olvasd le a korong fokbeosztásán a beesés és a törés szögét! Ismételd meg a kísérletet összesen öt különböző beesési szöget beállítva!

5. Az összetartozó szögpárokat feljegyezve iga-zold, hogy a beesési és törési szög szinuszai-nak aránya állandó! Határozd meg a félkorong anyagának levegőre vonatkoztatott törésmuta-

tóját! 6. Rögzíts a mágneses táblára egy párhuzamos

oldalú üvegtestet úgy, hogy a megvilágító fény-nyaláb az egymással párhuzamos két lapon haladjon át! Világítsd meg az üvegtestet egyet-len, a párhuzamos oldalakra merőleges fénysu-gárral! Figyeld meg a fénysugár irányváltozá-sát!

7. Fordítsd el az üvegtestet változatlan megvi-lágítás mellett, és figyeld meg változik-e az üvegtestbe belépő és abból kétszer megtörve kitépő fénysugár iránya!

8. Változtassuk a beeső fénysugár irányát, és figyeljük meg, hogyan változik az eltolódás nagysága a beesési szög függvényében!

Page 11: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály11

1. Egészítsd ki a mondatokat a megadott szavakkal: (irányváltoztatás, növekszik, párhuzamosan, megtörik)! A félkörtest alakú üvegbe a sík felületen belépő fénysugár …………., majd a korong hengerpalástján

törés nélkül lép ki. A félkörtest sík felületére a középpontban merőlegesen beeső sugár a korongon ………………. nélkül

halad át. A párhuzamos oldalú (plánparalel) lemezen kilépő sugár a beeső sugárral ……………….. eltolódik. A beesési szög növelésével az eltolódás mértéke is …………….

2. Írd be a táblázatba a félkörtestbe belépő fénysugár fénytörésekor az összetartozó értékpárokat (5 esetben), és számítsd ki a félkörtest anyagának a levegőre vonatkoztatott (relatív) törésmutatóját!

Beesési szög (α) Törési szög (β) sinα sinβ sinα/sinβ 1. 2. 3. 4. 5. Törésmutató (az utolsó oszlop 5 értékének átlaga):

3. Írd be a táblázatba a párhuzamos oldalú üvegtestbe belépő fénysugár kétszeres fénytörésekor az összetartozó értékpárokat (5 esetben)!

1. 2. 3. 4. 5. Beesési szög (α) Eltolódás (mm)

http://lexikon.fazekas.hu, http://www.vilaglex.hu, http://metal.elte.hu/~phexp/doc/geo/h4s3.htmhttp://www.optika.hu/manager.asp?page=http://optika.hu/magazin/tukor/tukor.htmDr. KÖVESDI Pál, SZÁNTÓ Lajos, Dr. MISKOLCZI József, BONIFERT Domonkosné (1988) Fizika 8. Budapest, Tankönyvkiadó Vállalat. pp. 148-150.ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 12: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

6. Teljes visszaverődés bemutatása, a száloptika modellezése, a prizma

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• 5 sugaras lézer fényforrás• mágneses tábla• félkör alakú üvegtest• görbe üvegrúd

• fokbeosztással ellátott korong• üvegprizma• egyenlő szárú háromszög alakú üvegprizma• derékszögű háromszög alakú üvegprizma

Ha a fénysugár egy közeg határfelületéhez ér, akkor a fény egy része az elválasztó felületről visszaverő-dik, a másik része pedig az új közegben irányát megváltoztatva halad tovább (megtörik). Amennyiben a fénysugár fénytanilag sűrűbb közegből ritkább közegbe lép, akkor a törési szög nagyobb a beesési szögnél. A beesési szöget növelve elérhető egy olyan határszög, amelynél a törési szög 90 fokos lenne. Ha a beesési szög ennél a határszögnél nagyobb, akkor a fénysugár már nem lép át a másik közegbe: a fény 100%-a a határfelületről visszaverődik. Ezt a jelenséget teljes visszaverő-désnek nevezik.Vajon a teljes visszaverődés jelenségét hogyan lehet a gyakorlatban alkalmazni?

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

Fizika 11. osztály Készítette: Szalai Bernát 12

1. Helyezz egy félkör alakú üvegtestet a mág-neses táblára! Az üvegtest és a mágneses tábla közé kerüljön a fokbeosztással ellátott korong!

2. Bocsáss fénysugarat az üvegtest hengerpalást-jára úgy, hogy a fénysugár törés nélkül lépjen át az üvegtestbe! Határozd meg, milyen határ-szögnél következik be a teljes visszaverődés (a fénysugár a félkörtest sík felületéről visszave-rődik)!

3. Vezessünk fénysugarat egy gondosan lecsi-szolt végű, görbe üvegrúdba! Figyeld meg a fénysugár útját az üvegrúdban!

4. Helyezz egy háromszög alakú üvegprizmát a mágneses táblára! Úgy világítsd meg egyetlen fénysugárral, hogy a fénysugár kétszeri megtö-rés után lépjen ki a prizmából! Határozd meg az eltérítés szögét (a beeső nyaláb és a kilépő fénynyaláb által bezárt szöget)!

5. A derékszögű üvegprizmára bocsáss párhuza-mos fénysugarakat az egyik befogóra, majd az átfogóra merőlegesen! Figyeld meg, hogy a fénysugár kétszeri fénytörés után lép ki a priz-mából, vagy teljes visszaverődést „szenved”! Vajon felhasználgató-e hétköznapi eszközök-ben a prizmánál megfigyelt jelenség?

Page 13: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály13

1. Írd be a táblázatba az összetartozó értékpárokat a félkör alakú üvegtest esetén!

Beesési szög (α) 5o 10o 15o 20o 25o 30o 35o 40o Törési szög (β) 90o

Az utolsó oszlop adata alapján a félkör alakú üvegtest esetén a teljes visszaverődés határszöge: ….....o.

2. Egészítsd ki a mondatokat (a megadott szavakkal): hajlítása. visszaverődik, teljes visszaverődésén, 100%)! A görbe üvegrúdba belépő fénysugár az üveg határfelületéről ………………. , így a fénysugár közel ……-a

végighalad az üvegrúdon. Az optikai szál működési elve tehát a fénysugár ……………………… alapul. A fénykábel egyik végén belépő fényimpulzus a vezeték teljes hosszán teljes visszaverődést szenved, így a vezeték ………… esetén is a szál másik végén fog kilépni.

3. Írd be a táblázatba a mért értékeket a prizmába belépő fénysugár eltérülése kétszeri fénytörés ese-tén!

Beesési szög (α) 30o 35o 40o 45o 50o 55o 60o

Eltérítési szög (β)

4. Válaszd ki a helyes állítást! Az egyenlő szárú derékszögű prizmába merőlegesen belépő fénysugár: teljes visszaverődés(ek) után törés nélkül lép ki a prizmából fénytörés után lép ki a prizmából5. A képfordító prizmát a következő eszközökben használják (2 példa): ………………….., ………………….

Dr. EROSTYÁK János, Dr. KOZMA László (1995) Fénytan. Pécs, JPTE-TTK. pp. 14-15.http://metal.elte.hu/~phexp/doc/geo/h5s6.htmÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 14: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

7. Gyűjtő és szórólencsék fénytörésének bemutatásaEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• 5 sugaras lézer fényforrás• mágneses tábla• domború üveglencse

• homorú üveglencse• mérőszalag• domború levegőlencse

• homorú levegőlencse• üvegkád a levegőlencsék

tárolására

A fénytani lencse két gömbfelület által határolt, átlátszó anyagból készült test. A domború lencse a közepén, a homorú lencse pedig a szélén vastagabb.A domború lencse a párhuzamos fénysugarakat egy pontban gyűjti össze, ezért gyűjtőlencsének is nevezik. A homorú lencse viszont a párhuzamos fénysugarakat széttartóvá teszi, ezért szórólencsé-nek hívják.Mindkét fajta lencse fénytörése a prizma fénytöréséhez hasonló: a fényt a vastagabb részük felé térí-tik el, ha környezetüknél fénytanilag sűrűbb anyagból készültek.Vajon hogyan törik meg a levegőlencsék a fényt vízben, hiszen ezek a környezetükhöz képest fénytani-lag ritkább közeggel rendelkeznek?

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

Fizika 11. osztály Készítette: Szalai Bernát 14

1. Helyezz domború üveglencsét a mágneses táb-lára, és a lézer fényforrás segítségével vezess rá az optikai tengelyén haladó fénysugarat! Figyeld meg a lencsén áthaladó fénysugár útját!

2. Bocsáss öt, az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarat a domború lencsére, és határozd meg a lencse fókusztávolságát! Ehhez a lencse mögötti fehér papírlapra rajzold át a fénysuga-rak menetét!

3. A lencsét 180 fokkal elforgatva ismételd meg a kísérletet, és a fókusztávolságot ismét meg-mérve hasonlítsd össze a két eredményt!

4. Ez után a lencsét a lézer fényforrás öt pár-huzamos fénysugarával úgy világítsd meg, hogy a fénysugarak az optikai tengellyel hegyes-szöget (20 és 40 fok között) zárjanak be! Mérd meg a megtört fénysugarak met-szés-pontjaiból az optikai tengelyre bocsátott merőleges távolságát a lencsétől! Figyeld meg a szélső sugarak fénytörés utáni metszés-pont-ját a tengelyhez közeli fénysugarak met-szés-pontjához képest!

5. Az előző lépéseket ismételd meg homorú üveg-lencsével, majd üvegkádba helyezett domború és homorú levegőlencsével!

Page 15: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály15

1. Aláhúzással válaszd ki a helyes állítást! Az optikai tengelyen haladó fénysugár a lencsén áthaladva: megtörik vagy irányváltoztatás nélkül halad tovább.

2. Mérési eredmények: Lencsék típusai fókusztávolság (mm) eltérés (mm) Domború üveglencse levegőben Domború üveglencse levegőben (180 fokkal elforgatva) Homorú üveglencse levegőben Homorú üveglencse levegőben (180 fokkal elforgatva) Domború levegőlencse vízben Domború levegőlencse vízben (180 fokkal elforgatva) Homorú levegőlencse vízben Homorú levegőlencse vízben (180 fokkal elforgatva)

3. Az optikai tengellyel hegyesszöget bezáró 5 párhuzamos fénysugárnál a metszéspontok távolsága a lencsétől:

Lencsék típusai Szélső fénysugarak Tengelyhez közeli esetén (mm) fénysugarak esetén (mm) Domború üveglencse levegőben Homorú üveglencse levegőben Domború levegőlencse vízben Homorú levegőlencse vízben

Dr. KÖVESDI Pál, SZÁNTÓ Lajos, Dr. MISKOLCZI József, BONIFERT Domonkosné (1988) Fizika 8. Budapest, Tankönyvkiadó Vállalat. pp. 152-153.http://metal.elte.hu/~phexp/doc/geo/h6s2s2s1.htmÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 16: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

8. Rezonancia hanggal, hangvilla rezgésszámának meghatáro-zása rezonancia alapján, lebegés jelensége hanggal

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• kettő rezonátordobozzal ellátott hangvilla• szélesebb üvegedény• néhány cm átmérőjű, alul-felül nyitott üvegh-

enger

• nagy méretű tálca• vonalzó• monokord • Helmholtz-féle üregrezonátorok

Ha periodikus erő hat egy rezgésre képes rendszerre, az kényszerrezgésbe jön. A kényszerítő és a saját frekvencia egyezése esetén (rezonancia), a rezgésre kényszerített test nagy amplitúdóval rezeg. Hangvilla segítségével mérőhengerben levő levegőoszlopban rezonancia miatt olyan állóhullámok ala-kulnak ki , hogy a l=λ/4, l=λ3/4, stb. A hullámterjedés egyenlete c=f λ……..A hanglebegés egymástól kevéssé eltérő frekvenciájú hanghullámok interferenciájának eredménye.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva16

1. Állítsd egymással szembe a rezonátordobozok nyitott oldalával a két hangvillát! Pendítsd meg az egyik hangvillát, majd ujjaddal hozzáérve, fojtsd el! Pendíts meg egy húrt! A Helmholtz-féle üregrezonátorokkal keresd meg, hogy milyen felharmonikusoknak az összessége ala-kítja ki a hang sajátos színezetét!

2. Merítsd az üveghengert vízbe és tarst fölé-je rezgésbe hozott hangvillát! A hangvilla legnagyobb kitéréssel rezgő részét tartsd a légoszlop fölé! A henger függőleges mozgatá-sával keresd meg azt a helyet, ahol a henger nyílásánál rezgésben levő hangvilla hangja

felerősödik! Ez a rezonancia esete. Ha a hen-ger kihúzásával a légoszlop hosszát növeljük (elég hosszú henger esetén) újabb rezonancia helyet találunk. A rezgő légoszlop hosszából a hullámhossz kiszámítható. A rezgésszám meg-határozható.

3. Két külön-külön rezonátordobozzal ellátott és azonos rezgésszámú hangvilla közül az egyiket „hangoljuk el” pl. az egyik szárának a végére néhány menetnyi drótot csévélve! Ezután állítsd a rezonátorokat nyílásukkal egymással szembe és pendítsd meg mindkét hangvillát! A hang erőssége periodikusan változik.

Page 17: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály17

1. Mit tapasztalsz?.................................6 …………………………………………………………………………………....................................................…………………………………………… Mért frekvenciák:

2. Mérés eredménye:

c (m/s) λ(m) f=c/λ λ1= λ2= λ3= Rajzold le a kialakult állóhullám alakzatokat !

3. Mit tapasztalsz?

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 18: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

9. Harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő grafikonja, csillapodó rezgések vizsgálata, kényszerített rezgések

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• heggyel ellátott hangvilla• kormozott üveglap• merev rúd végére rögzített golyó, melyet vál-

toztatható fordulatszámú motor segítségével forgásba hozhatunk

• lámpa

• ernyő• Bunsen-állvány szorítókkal, tükrös skálával• csavarrugó• rugóra akasztható test• mérőhenger

Egy mozgást rezgőmozgásnak nevezünk, ha a test két szélső helyzete között egyenes vonalú pályánperiodikusan mozog.Ha a kitérés az idő szinuszos függvénye, akkor harmonikus rezgőmozgásról beszélünk.Ha a rezgés két szélső helyzetének távolsága az időben állandó, akkor csillapítatlan, ha csökken, akkor csillapított rezgésekről beszélünk.Ha egy testre az egyensúlyi helyzetbe visszatérítőerőn, és a fékező erőhatásokon kívül egy periodiku-san változó külső erő is hat, kényszerrezgésről beszélünk.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva 18

1. Megpendített hangvilla tűjét kormozott üveg-lapon egyenletesen végighúzunk. Ez görbét karcol az üvegre.

Egyenletes körmozgást végeztetünk egy golyó-val, amit a kör síkjával párhuzamos fénynya-lábbal megvilágítunk . A kör síkjára merőleges falon vizsgáljuk meg az árnyék mozgását!

2. Függeszd fel a rugóra a kis fémgolyót, hozd rezgésbe! Mennyi idő alatt csökken felére az amplitúdó?

Erősíts kartonlapot a golyóra, amely a rezgés irányára merőlegesen álljon!

A rugón függő golyót lógasd mérőhengerbe,

amelyben víz van! Mindegyik esetben mérd meg azt az időt, amely alatt felére csökken az amplitúdó!

3. Erősítsd a kis vasgolyót hajlított tengely könyökére függesztett csavarrugóhoz! A ten-gelyt forgathatóan rögzítsd két állványra, a vasgolyót mérőhengerbe lógasd! Mérd meg nyugvó tengely estében a rendszer saját frek-venciáját! Lassan, egyenletesen forgatva a haj-tókart mérd meg a golyó rezgési amplitúdóját , frekvenciáját! Változtasd a külső erő periódu-sát! Ismételd meg más tömeggel és más rugó-val is a kísérletet!

Page 19: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály19

1. Rajzold le a kapott kitérés-idő grafikont! Milyen függvényre emlékeztet?

Mit tapasztalsz? Milyen kapcsolatot találsz az egyenletes körmozgás és a harmonikus rezgőmozgás között?

2. Mérés eredménye: T 1 (s) T 2 (s) T 3 (s) Mit tapasztalsz?

3. Mérési eredmény: Test saját frekvenciája (1/s) Kényszerrezgés frekvenciája Test amplitudója (m) (1/s)

Hogyan változik a test amplitudója , ha a külső erő periódusát változtatod ? Mit tapasztalsz?

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 20: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

10. Haladó, vonal menti és felületi hullámok terjedési jelenségei, álló hullámok

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• 4-5 m hosszú gumicső vagy csavarrugó • egy ettől eltérő vastagságú gumikötél• fémszorító

• hullámkád tartozékaival• két vastag deszka réssel ellátva• oszcilloszkóphoz csatlakozó mikrofon

Valamilyen zavar rugalmas közegben térben és időben való tovaterjedését mechanikai hullámnak nevezzük. A hullámokat jellemző mennyiségek: frekvencia, hullámhossz, amplitudó. Terjedési jelen-ségek: visszaverődés, törés, interferencia, elhajlás, transzverzális hullámok esetében polarizáció. Viszonylag stabil képződmények, állóhullámok jöhetnek létre.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva20

1. 4-5 m hosszú gumicső két végén egyszerre indítsd felfele rántással egy-egy zavart ! Ismé-teljük meg úgy, hogy egyik végét felfele, a mási-kat pedig lefele rántod meg!

Rögzítsd a gumikötél egyik végét, a másik végéről indítsd el a lökéshullámot !

Szorítóval köss egymás után egy vastag gumi-csövet és egy vékony csavarrugót! Indíts a sza-badvégről egy hullámhegyet!

Polarizáció: Fűzd át a gumikötelet egy deszka résén! A deszka legyen merőleges a vízszintes kötélre!a) A rés legyen párhuzamos a rezgésre!b) A rezgés legyen merőleges a résre! Mozgasd

a kötél végét körpályán!2. Kelts a hullámkádban körhullámokat, majd

egyenes hullámokat! Kelts két azonos frekvenciájú és amplitudójú

rezgéseket két pontszerű forrással! Kelts egyenes hullámokat, majd állíts a terje-

dés útjába egy merev falat, amelyen 6-8 cm-es rés van! Szűkítsd a rést fokozatosan!

Helyezz a hullám útjába egy függőleges merev sík testet úgy, hogy változtasd a sík és a beeső hullámfront által alkotott szöget!

A kád egyik felébe helyezz lemezből annyit, hogy kb.0. 5 cm -re csökkenjen a víz mélysége! Indíts a két vízréteget elválasztó vonalra merő-legesen egyenes hullámokat!

3. Kifeszített gumikötél végét periodikusan moz-gatva, megfelelő frekvencia esetén állóhullá-mok alakulnak ki .

Monokordon kialakuló állóhullámokat papír-lovasok segítségével vizsgáljuk.

Rezgő lemezek vizsgálata Chlandi-lemezzel. Feszíts téglalap alakú keretre szappanhártyát!

A keret ide-oda forgatásával állóhullám jöhet létre.

Oszcilloszkóphoz csatolt mikrofonnal hangta-ni állóhullámok hogyan figyelhetők meg?

Page 21: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály21

1. Mit tapasztalsz61. …………………………………………………………………………………………….................................................………………………………2. …………………………………………………………………………………………….................................................………………………………3. …………………………………………………………………………………………….................................................………………………………4. …………………………………………………………………………………………….................................................………………………………

2. Rajzold le a hullámteret!

3. Rajzold le a megfigyelt alakzatokat a négy esetben !

Az oszcilloszkóphoz csatolt mikrofonnal megfigyelt állóhullámok duzzadó helyeinek távolsága: ………………………………………………………………………………………..........................................................................................

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 22: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

11. Rezgésidő függése a rezgőtest tömegétől, egy test töme-gének meghatározása csavarrugón történő rezgése alapján,

nehézségi gyorsulás értékének meghatározása fonálingával

Emlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• csavarrugó• Bunsen-állvány szorítóval• akasztható súlysorozat• stopperóra

• tükörskála• érzékeny erőmérő• változtatható hosszúságú

fonálinga

• szögmérő• stopperóra

A rugóra akasztott test rezgésideje a rugóállandótól és a rezgő test tömegétől függ.

T=2π D= m=

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva22

1. Adott tömegű testet függessz a rugóra! Mérd meg a rugóállandót!

Adott rugóra függessz különböző tömegű tes-teket! Kis kitéréssel hozd rezgésbe a testet, és mérd meg 10 teljes rezgés idejét átlagolással! Határozd meg, egy rezgés idejét! A mérések eredményét foglald táblázatba, majd készíts gra-fikont!

2. Először határozd meg a rugó rugóállandóját! Az ismeretlen tömegű testet a rugóra akasztva mérd meg a rezgésidőt 10 teljes rezgésből! A rezgésidő és a rugóállandó ismeretében kiszá-mítható a rezgő test tömege.

3. Változtasd a fonal hosszát 10 cm-enként! Mérd a lengésidőt és számítsd ki g értékét!

Az l hosszúságú fonálinga lengésideje kis kité-rések esetén /5 fok-nál kisebb szög/

T=2π

Ebből l és T ismeretében g értéke kiszámítha-tó.

g= ·l

mD

Fy

DT2

4π2

lg

4π2

T2

Page 23: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály23

1. m (kg) 10 T (s) T (s)

F (N) y (m) D (N/m) Középérték:Grafikon, következtetés

2. F=..….N y=…..m D=……..N/m 10T (s) T (s) m (kg) középérték: Mérleggel mért tömegérték :………………….Számított tömegérték:……….. 3. l (m) T (s) g (m/sxs) középérték: Irodalmi érték: Eltérés százalékban:

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 24: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

12. Kund-csőEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• Kund-cső tartozékokkal (3-4 cm átmérőjű, 100-150 cm hosszú üvegcső, parafa reszelék, hangforrásként 100-150 cm hosszú, 10-15

mm átmérőjű különböző fémből vagy üvegből készült cső)

• mérőszalag• nagy pontosságú időmérésre alkalmas inter-

fésszel felszerelt számítógép• tartóállvány• ping-pong labda

Gázoszlopban állóhullámok hozhatók létre. Az állóhullám és a hangforrás rezgésszáma egyenlő a rezo-nancia miatt. A hullámhossz meghatározásával a rezgésszám kiszámítható a c=f λ összefüggéssel. Egy vékony cső megdörzsölésével kialakuló hanghullám terjedési sebességét kiszámíthatjuk.A rugalmas zavar terjedési sebességét a c=l/t összefüggés segítségével, a rúd l hosszának és a zavar terjedési idejének a mérésével határozhatjuk meg.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva24

1. Ha cső egyik végén lévő rudat középen rög-zítjük , és a rúd szabad végét dörzsöléssel rezgésbe hozzuk, állóhullámok alakulnak ki. A dugattyú közvetítésével rezgésbe hozzuk a cső-be zárt gázoszlopot. A másik dugattyú finom elmozdításával elérhető, hogy a csőben álló-hullámok alakuljanak ki. Ezt jelzi, hogy a para-fareszelék rendeződik. Mérjük meg két, minél távolabbi csomópont távolságát, és számítsuk ki a hullámhosszt! A függvénytáblázatból kike-ressük a hang terjedési sebességét az adott hőmérsékletű levegőben. Meghatározható a hullám rezgésszáma.

2. Ez megegyezik a rezgésbe hozott vékony cső rezgésszámával. Így a rúdban kialakult hullám hullámhosszának meghatározása után a rúd-ban kialakuló hullámok sebessége kiszámítha-tó.

3. Egy hosszú (2-3 m) fém rudat rögzítsünk víz-szintes helyzetben! Egyik vége mellé függesz-szünk fel egy pingponglabdát ingaként, a labda érintkezzék a rúd végével! Ha kalapáccsal a rúd másik végére ütünk, a labda elpattan a rúdtól. A rugalmas zavar terjedési sebességét a rúd hosz-szának és a zavar terjedési idejének mérésével határozhatjuk meg. A terjedési idő meghatározá-sához nagy pontosságú mérés kell!

Page 25: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály25

1. Fél hullámhosszak száma Hullámhossz (m)

λ középértéke levegő hőmérséklete hang sebessége hullám rezgésszáma

2. a vékony csőben a hullám hullám a vékony csőben a hullám rezgésszáma (1/s) hullámhossza=2l terjedési sebessége (m/s)

3. különböző anyagú zavar terjedési ideje terjedési sebesség rudak hossza Mit tapasztalsz?

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 26: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

13. Csatolt rezgések, merőleges rezgések összetételeEmlékeztető, gondolatébresztő

Hozzávalók (eszközök, anyagok)

• kettő db 1,5 kg-os súlyokból 1,5 m hosszúságú egyforma fonálingák, kis súlyok(10 g, 20 g)

• két Bunsen-állvány szorítóval• hurkapálca • fémhuzal

• kis fémgolyók fülekkel• 30x30 cm-es fakeret• 4db egyforma csavarrugó (12-14 cm)• fagolyó négy szemescsavarral

Egymással rugalmas csatolásban lévő ingák között energiacsere történik. Az azonos sajátfrekvenciájú ingák energiacseréje a leghatékonyabb. Az energiacsere gyorsasága a csatolás erősségétől függ. Egymásra merőleges rezgések összege azonos frekvenciák esetében: ha a fáziskülönbség zérus vagy 180 fok, akkor a pálya egyenes és a rezgés harmonikus. Más fázisviszonyok mellett a pálya ellipszis. Ennek speciális esete a 90 fokos fáziskülönbség.

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

Fizika 11. osztály Készítette: Guethné Nyári Éva26

1. Helyezz az állványokra hurkapálcát, és füg-gessz fel rá egyenlő távolságokban fonálin-gákat! A hosszuk legyen eltérő, csak kettőé legyen azonos! Hozd lengésbe az egyformák közül az egyiket! Cseréld ki a hurkapálcát fém-huzalra és ismételd meg az előbbit!

Készíts 1,5-2 kg-os súlyokból 1,5-2 m hosszú egyforma fonálingákat, amelyeket egymástól 40-50 cm-es távolságban függessz fel! Kösd össze az ingák fonalát a felső harmada fölött egy cérnaszállal, melyre kis súlyt (10 g-20 g) akassz! Fogd le az egyik ingát és térítsd ki a másikat az ingafonalak síkjában, majd az ingákat egyszerre elengedve hagyd szabadon mozogni a rendszert! Különböző kezdeti felté-

telekkel vizsgáld a csatolt rezgés folyamatát! A középre akasztott kis testet cseréld le! Az ingákat azonos mértékben egy irányba, illetve ellentétesen kitérítve indítsd!

2. Rögzíts 30x30 cm-es fakeretre 4 db egyforma merőlegesen kifeszített rugóra egy korongot. Térítsd ki a rezgőrendszer korongját egyensú-lyi helyzetéből és hagyd magára. Térítsd ki a korongot az egyik rugó tengelyébe! Ismételd meg a kísérletet úgy , hogy a korong kitérése nem esik egyik rugó tengelyébe sem! Adj tet-szőleges irányú kezdősebességet a korongnak! Milyen feltételek mellett jöhet létre egyenle-tes körmozgás?

Page 27: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

FELADATLAPMi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Felhasznált irodalom

Feladatlap Fizika 11. osztály27

1 . Mit tapasztalsz?....…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................……………………………………………………………………………………………………………...................................................................

2. Rajzold le a rezgést végző test pályáját!

Mit tapasztalsz?....…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................…………………………………………………………………………………………………………….......................................................................……………………………………………………………………………………………………………...................................................................

Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján.

Page 28: 1 Tartalom Fizika 11. osztály - munkafuzet.tancsics.hu

A laboratóriumi munka rendje1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-

vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak.

2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat.

3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterü-letüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet.

4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet.5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi fele-

lősséget viselnek.6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószek-

rényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlat-hoz szükséges taneszköz hozható be.

7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meg-hibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében.

Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumbanAz alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a labora-tóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség.1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök

helyét és működését:- Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók- Porraloltó készülék, vészzuhany- Elsősegélynyújtó felszerelés- Elszívó berendezések- Vegyszerek és segédanyagok

2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselé-se, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el.

3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni.4. A laboratóriumban étkezni tilos.5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény

következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak.

6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a labo-ráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található.

7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumi-kesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel.

8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettá-val vagy pipettázó labdával történhet.

9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe.

10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka.

- A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gáz-csap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása .

- A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé.

- Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egy-szerre csak kis mennyiséget töltsünk ki.

- Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret.- Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár

előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz.

- Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkola-tát megbontani

- A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtala-nítsuk.

- Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a ta-nár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el.

11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenessé-get tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak.

Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatve-zető tanár végzi.Tűz vagy égési sérülés esetén- Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz,

homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani.

- Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani!- Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak

száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelület-nél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek.

Mérgezés esetén- Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk.- A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad

vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérülé-seket okoz

- Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%-os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO3 oldat-tal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk.

- Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén- A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük.- A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos

jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk.

Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük

és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áram-ütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.

Működési szabályzat