Fizika III. Irányított tanulás munkafüzet Kísérleti távoktatási anyag Móra Ferenc Gimnázium Kiskunfélegyháza

Átírás

1 Fizika III. Irányított tanulás munkafüzet Kísérleti távoktatási anyag Móra Ferenc Gimnázium Kiskunfélegyháza

2 Fontos tudnivalók 3 Mi szükségeltetik a fizika tanulásához? 3 Irányított tanulás a fizika tantárgyhoz 4 Hogyan tanuljon? 5 A fizika tantárgy követelménye 6 A minimumszint 6 Az 1., 2., és 3. leckék vázlata 7 1. lecke - rezgőmozgás 8 I. Témák 8 II. Amiről szó lesz 8 III. Irányított feldolgozás 8 IV. Kidolgozott feladat 10 V. Feladatok 10 Minimum szint 11 VI. Gyakorló feladatlap lecke - rezgőmozgás 13 I. Témák 13 II. Amiről szó lesz 13 III. Irányított feldolgozás 13 IV. Kidolgozott feladatok 16 V. Feladatok 16 VI. Gyakorló feladatlap lecke - rezgőmozgás 19 I. Témák 19 II. Amiről szó lesz 19 III. Irányított feldolgozás 19 IV. Kidolgozott feladatok 22 V. Feladatok 22 VI. Gyakorló feladatlap 24 A 4., 5., és 6. leckék vázlata lecke - hullámmozgás 26 I. Témák 26 II. Amiről szó lesz 26 III. Irányított feldolgozás 26 IV. Kidolgozott feladatok 29 V. Feladatok 29 Tartalomjegyzék VI. Gyakorló feladatlap lecke - hullámmozgás 32 I. Témák 32 II. Amiről szó lesz 32 III. Irányított feldolgozás 32 IV. Kidolgozott feladatok 35 V. Feladatok 35 VI. Gyakorló feladatlap lecke - hangtan 38 I. Témák 38 II. Amiről szó lesz 38 III. Irányított feldolgozás 38 IV. Kidolgozott feladatok 40 V. Feladatok 41 VI. Gyakorló feladatlap 42 A 7., 8., 9., és 10. leckék vázlata lecke - optika 44 I. Témák 44 II. Amiről szó lesz 44 III. Irányított feldolgozás lecke - optika 47 I. Témák 47 II. Amiről szó lesz 47 III. Irányított feldolgozás 47 IV. Kidolgozott feladat 49 V. Feladatok 49 VI. Gyakorló feladatlap lecke - optika 52 I. Témák 52 II. Amiről szó lesz 52 III. Irányított feldolgozás 52 IV. Kidolgozott feladatok 53 V. Feladatok 54 VI. Gyakorló feladatlap lecke - optika 56 I. Témák 56 II. Amiről szó lesz 56 III. Irányított feldolgozás 56 V. Feladatok 58 VI. Gyakorló feladatlap 59 A 11., és 12. leckék vázlata lecke - atomfizika 61 I. Témák 61 II. Amiről szó lesz 61 III. Irányított feldolgozás 61 IV. Kidolgozott feladatok 62 V. Feladatok 64 VI. Gyakorló feladatlap lecke - atomfizika 66 I. Témák 66 II. Amiről szó lesz 66 III. Irányított feldolgozás 66 IV. Kidolgozott feladatok 68 V. Feladatok 68 VI. Gyakorló feladatlap 69 A 13., és 14. leckék vázlata lecke atommagfizika 71 I. Témák 71 II. Amiről szó lesz 71 III. Irányított feldolgozás 71 IV. Kidolgozott feladatok 73 V. Feladatok 74 VI. Gyakorló feladatlap lecke - atommagfizika 76 I. Témák 76 II. Amiről szó lesz 76 III. Irányított feldolgozás 76 Feladat 78 VI. Gyakorló feladatlap lecke - csillagászat 80 I. Témák 80 II. Amiről szó lesz 80 III. Irányított feldolgozás 80 VI. Gyakorló feladatlap 83

3 Fontos tudnivalók A tankönyv anyagát önálló tanulással kell feldolgozni, melyhez segítséget jelen anyag szolgáltat. Az év során hat konzultációs lehetőség adatik fizika tantárgyból, lehetőség szerint egyenletesen elosztva az év folyamán. Ezen alkalmakkor lehetőség nyílik a problémás részek megbeszélésére, illetve a nehezebb feladatok megoldására. A konzultációt csak az tudja igazán hasznosítani, aki készül arra. Mi szükségeltetik a fizika tanulásához? - Az alább kijelölt FIZIKA 11. című tankönyv (rövidítése a jegyzetben: TKV) Irányított tanulás munkafüzet (jelen jegyzet) Egységes érettségi feladatgyűjtemény I.-II. (rövidítése a jegyzetben: EÉFGY) Számológép (ismerje a szögfüggvényeket, azaz legyen rajta pl.: sin feliratú billentyű) Négyjegyű függvénytáblázatok című tankönyv (amely egyébként matematika és kémia tantárgyakhoz is szükséges) Négyzetrácsos füzet, a feladatok részére A fizika tanulására fordítandó legalább heti 1-2 óra A távoktatási anyag (Irányított tanulás munkafüzet) a Műszaki Könyvkiadó MK azonosítási számú, Gulyás János - Honyek Gyula Markovits Tibor Szalóki Dezső Tomcsányi Péter Varga Antal: FIZIKA 11. című tankönyvére épül. A távoktatási anyag egyes feladatai a Nemzeti Tankönyvkiadó és azonosítási számú, Megyes Sándorné és Dr. Tasnádi Péter szerkesztette EGYSÉGES ÉRETTSÉGI FELADATGYŰJTEMÉNY GYAKORLÓ FELADATOK FIZIKA I.-II. című köteteiben találhatók

4 Irányított tanulás a fizika tantárgyhoz A munkafüzet felépítése A tanulás megkezdése előtt javaslom a teljes munkafüzet (jegyzet) kinyomtatását! LECKE I. témák II. Amiről szó lesz Elmélet Feladatok III. Irányított feldolgozás IV. Kidolgozott feladatok V. Önálló feladatmegoldás VI. Gyakorló feladatlapok A tananyag 15 leckén keresztül kerül feldolgozásra. A témák címszó alatt minden egyes leckénél megtalálható az odavágó tankönyvi fejezetek sorszáma és címe. Az egyes leckék két részre vannak osztva: elmélet és feladatok. Minden lecke az Amiről szó lesz résszel kezdődik, mely röviden összefoglalja az adott lecke anyagát. Ezt a részt érdemes nagyon figyelmesen elolvasni az adott lecke tanulás megkezdése előtt, sőt a lecke tanulása közben is! Elmélet Az elmélet részben található az irányított feldolgozás. Az irányított feldolgozás kérdéseire a lapon található üres helyen kell válaszolni, miután elolvasta, átnézte az odavágó tankönyvi fejezeteket (ld.: hogyan tanuljon?). Ezen kérdések képezik a beszámoló elméleti részét. Az irányított feldolgozásban vannak aláhúzott kérdések. Ezek az anyag elmélet részének minimum szintjének felelnek meg. Feladatok A beszámoló másik része feladatmegoldás, melyre ezen leckerészeken keresztül tud felkészülni. A IV. Kidolgozott feladatok cím alatt a tankönyvben található kidolgozott példák szerepelnek, melyeket a tankönyvből kell tanulmányozni. Néhány példát én is megoldottam, hogy az elfogadott feladat-megoldási sablont bemutassam (a tankönyv ugyanis feltehetően nyomdatechnikai okokból ezt nem mindig használja). A FIZIKA I. évi jegyzetben több kidolgozott feladatot talál, melyeket érdemes lehet újra megnézni, bár idén más témaköreink vannak, a feladatokat hasonló módon kell kidolgozni. Az önálló feladatmegoldásoknál azokat a feladatokat találja meg, melyeket meg kell tudnia oldani a sikeres beszámolóhoz. Ezen felada-

5 tok egy része a tankönyvből való, más részük az egységes érettségi feladatgyűjteményből. A beszámoló anyagába tartoznak a IV. Kidolgozott feladatok is. A feladatok között talál olyanokat is, melyek sorszáma be van keretezve. Ezek feladatok nehézségi foka megfelel a követelményrendszer minimum szintjének. Minden lecke végén talál gyakorló feladatlapok, mely segítségével lemérheti, mennyire sajátította el az adott lecke anyagát. Hogyan tanuljon? Elmélet 1. Olvassa el a lecke témájánál található fejezetcímeket! 2. Olvassa el az Amiről szó lesz részt figyelmesen 3. Olvassa el az irányított feldolgozás rész kérdéseit (természetesen nagy részükre még nem tud válaszolni, hiszen nem tanulta meg az anyagot, de még nem is ez a cél)! 4. Lapozza át a tankönyv megjelölt fejezeteit, de ne kezdje még tanulni. Szánjon rá percet. Nézegesse meg az ábrákat, a fejezetcímeket, esetleg ha valami felkelti a figyelmét azt részletesebben is megnézheti. Ez a lépés az anyaggal való laza ismerkedés. Látszólag semmi haszna nincs, de meg fogja tapasztalni, mégis segít a tanulásban. 5. Olvassa el a téma részben látható fejezeteket a könyvből, figyelmesen, jól átgondolva az olvasottakat! (Természetesen nem kell egy füst alatt az egészet elolvasni. Ossza szét több napra az egyes fejezeteket!)) 6. Nézze meg újra az irányított feldolgozás kérdéseit, s sorban keresse meg rájuk a választ, s húzza alá a tankönyvben (ne írja még be a válaszokat)! 7. Újra olvassa el a téma részben kijelölt fejezeteket, s próbálja megérteni, esetleg memorizálni az aláhúzott részeket! 8. Töltse ki az irányított feldolgozás részt a megtanultaknak megfelelően. Ha valamelyik kérdésre nem tud válaszolni, vagy nem biztos a válaszban, keresse azt ki a tankönyvből, s ezután válaszoljon 9. Így egy jegyzetet kapott, melyet könnyen tud használni a beszámolóra készülve, hiszen a beszámoló elméleti része ezekből a kérdésekből tevődik össze. A fentiek szerint tehát a tankönyvbeli részt teljes egészében legalább kétszer el kell olvasni! Fontos, hogy mindenki önállóan végezze el a fenti programot. Ha ugyanis csak a kérdésekre adandó válaszokat szerzi be (pl.: egy osztálytársától), akkor azokat a válaszokat nem fogja érteni, hiszen a magyarázat, az összefüggések mind a tankönyvben találhatók. Ezt követően pedig a feladatmegoldásokat sem fogja megérteni. Feladatok 10. Ehhez a részhez csak akkor fogjon hozzá, ha a lecke elméleti részét már megtanulta. 11. Először a kidolgozott feladatokkal kezdje. Tanulmányozza át a tankönyvben, Értse meg a megoldás minden lépését. 12. Miután megértette a kidolgozott feladatot, oldja meg önállóan füzetében. Ha nem sikerül, nézze át újra a kidolgozást, s próbálja meg újra megoldani. 13. A kidolgozott példák után jöhet az önálló feladatmegoldás. Ügyeljen arra, hogy a feladatok megoldásai könnyen visszakereshetők legyenek füzetében, s tudja azonosítani, melyik megoldás melyik feladathoz tartozik!

6 Gyakorló feladatlapok 14. A gyakorló feladatlapokon keresztül tesztelje tudását. Ezt a 14 lépést természetesen nem lehet egyszerre elvégezni. A leckék úgy vannak felosztva, hogy az adott lecke minimumszintjének elsajátításához perc szükséges. Ezt az időt is meg lehet azonban bontani, több részletben tanulni. Ha időhiány miatt egy leckét nem tud egyszerre átvenni, javaslom, hogy az elméletet tanulja meg először és egy későbbi időpontban a feladatmegoldás részt. Ne hagyjon azonban túl sok időt egy lecke elmélet és feladatmegoldás része között. Tartsa továbbá szem előtt, hogy nemcsak fizikát tanul, a többi tantárgy is időigényes! Felkészülés a vizsgára A vizsgára való felkészülést akkor célszerű kezdeni, ha az adott vizsgához tartozó leckéket már megtanulta. Ebben az esetben ugyanis már csak ismétlésre van szükség. Az elméleti felkészülést alapozza az egyes leckék irányított feldolgozás részére, s ha valami nem tiszta, nézzen utána a tankönyvben. Könnyen rátalál, hiszen a lényeges részeket aláhúzta a tanulás során (ld.:6. lépés). A feladatoknál mind a kidolgozottakból, mind az önálló feladatokból minél többet oldjon meg újra. Tesztelje tudását a gyakorló feladatlapokon keresztül! A fizika tantárgy követelménye Az év során 3 beszámolón kell számot adni tudásáról, a kijelölt időpontokban. A három beszámoló érdemjegye alapján szerezhető az év végi osztályzat. A beszámoló elméleti kérdésekből és feladatokból áll. 1. beszámoló: 1-6. lecke 2. beszámoló: lecke 3. beszámoló: lecke A minimumszint Minden leckében megtalálja a minimumszint követelményét. Ez segíti önt abban, hogy felmérje tudása elégséges-e a beszámolón való sikeres szerepléshez. A minimumszint azon elméleti kérdéseket és feladatokat tartalmazza, amelyek minimálisan szükségesek az elégséges osztályzat megszerzéséhez. Az irányított feldolgozás részben az aláhúzott kérdések, a feladatok részben a bekeretezett sorszámú feladatok jelölik a minimumszintet. A beszámoló dolgozatok értékelése: A dolgozat minősítése: Jeles: 44p.-50p. 90% Jó: 35p.-43p. 70% Közepes: 25p.-34p. 50% Elégséges: 15p.-24p. 30% Elégtelen: 0p.-14p.

7 FIZIKA III. 7 CSILLAPÍTOTT FREKVENCIA (f) REZGÉSIDŐ (T) AMPLITÚDÓ (A) f 1 = T CSILLAPÍTATLAN KÖRFREKVENCIA (ω) HARMONIKUS KÉNYSZER TÍPUSAI JELLEMZŐK KAPCSOLAT A KÖRMOZGÁSSAL SPECIÁLIS ESETEK CSILLAPÍTOTT KÉNYSZER REZONANCIA FONÁLINGA REZGŐMOZGÁS SEBESSÉGAMPLITUDÓ GYORSUÉÁSAMPLITUDÓ LEÍRÁSA DINAMIKAI LEÍRÁS KITÉRÉS-IDŐ: y = Asin( ωt) SEBESSÉG-IDŐ: v = Aω cos( ωt) REZGÉSIDŐ: T = 2π m D 2 GYORSULÁS-IDŐ: a = Aω sin( ωt) ERŐTÖRVÉNY: F = Dy 1 ENERGETIKA: 2. E = DA = áll 2 DINAMIKAI FELTÉTEL Az 1., 2., és 3. leckék vázlata

8 FIZIKA III. 1. lecke - rezgőmozgás 8 1. lecke - rezgőmozgás I. Témák bevezetés 17.1 A rezgőmozgást jellemző mennyiségek 17.2 A harmonikus rezgőmozgás 17.3 A harmonikus rezgőmozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolata II. Amiről szó lesz Ebben a leckében ismerkedik meg egy új mozgástípussal, a rezgőmozgással. Megtanulja a következő definíciókat: - rezgőmozgás, - csillapított rezgés, - csillapítatlan rezgés, - harmonikus rezgés(kissé máskifejezéssel, harmonikus rezgőmozgás) Itt tanulhatja meg a rezgőmozgások három legfontosabb jellemzőjét: - periódusidő (vagy rezgésidő), - frekvencia - amplitúdó. (ez utóbbit a 17.4-es leckében találja, a 10. oldal közepén). - körfrekvencia (melynek meghatározását jelen jegyzet 10. kérdése tartalmazza) Ebben a részben lesz még szó - a frekvencia és a periódusidő matematikai kapcsolatáról, - a harmonikus rezgőmozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolatáról, a referencia körmozgásról. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás 1. Mikor nevezzük egy test mozgását rezgőmozgásnak?

9 FIZIKA III. 1. lecke - rezgőmozgás 9 2. Mit tud elmondani az ábráról? Az ábra egy rugóra akasztott, rezgésbe hozott test mozgását ábrázolja. Az 1., 3., és 5. állapotok jelölik a test nyugalmi állapoton való áthaladását. Ha nem hozták volna mozgásba a testet, hanem csak rugóra akasztva magára hagyták volna, akkor ebben az állapotban állna. Mozgás során azonban többször áthalad ezen az állapoton. Az 1. pillanatban tehát a test nyugalmi állapotán halad át, lefelé, majd kis idő múlva eléri alsó szélső állapotát (2.), ahonnét felfelé indul, újra áthalad nyugalmi állapotán (3.), és eléri felső szélső állapotát (4.). A 2. és 4. állapotokban a test nyugalmi szinttől való kitérése (a továbbiakban általában csak a kitérés szót használjuk) maximális, ami a mozgás egyik jellemzője, az amplitúdó. 3. Mondjon több gyakorlati példát rezgőmozgásra! 4. A rezgőmozgás mely típusait ismeri? 5. Adja meg a periódusidő definícióját (jel, meghatározás, mértékegység) 6. Adja meg a frekvencia definícióját! 7. Ismertesse a frekvencia és a periódusidő közötti matematikai összefüggést szavakkal és képlettel is! 8. Mikor nevezzük egy test mozgását harmonikus rezgőmozgásnak? 9. Adjon példát harmonikus rezgőmozgás előállítására!

10 FIZIKA III. 1. lecke - rezgőmozgás Milyen fizikai összefüggést ábrázol a rajz? 11. Mit nevezünk a harmonikus rezgőmozgás körfrekvenciájának? Mivel minden harmonikus rezgőmozgást végző test esetében található egy egyenletes körmozgást végző test, melynek árnyéka az adott rezgőmozgást végzi. Ezt a körmozgást nevezzük gyakran referencia körmozgásnak (ami annyit jelent: az a körmozgás, melyhez a rezgőmozgást viszonyítjuk). Természetes, hogy a körmozgás jellemzői a rezgőmozgást is jellemzik. A rezgőmozgás körfrekvenciája nem más, mint a rezgésnek megfelelő körmozgás szögsebessége. Jele:ω, kiszámítási módja: ω =, vagy ω = 2πf, ahol T a rezgés periódusidejét jelenti, f, pedig a frekven- 2π T ciáját. A körfrekvencia mértékegysége megegyezik a frekvencia mértékegységével: 1, vagy Hz (ejtsd:herz). s IV. Kidolgozott feladat Egy rezgő test 24s alatt 132 rezgést végez. Mekkora a rezgésideje (periódusideje) és frekvenciája. Mekkora a rezgés körfrekvenciája (vagyis a rezgésnek megfelelő körmozgás szögsebessége)? adatok : t = 24s z = 32 T =? f =? ω =? z f = = = 5.5 = 5.5Hz t 24s s 1 1 T = = = 0.18s f s 1 ω = 2πf = s = 1.13 s V. Feladatok 1. Egy részecske harmonikus rezgőmozgást végez 2 Hz frekvenciával. Adja meg a periódusidőt és a körfrekvenciát!

11 FIZIKA III. 1. lecke - rezgőmozgás Melyik kijelentés nem igaz? A) Az amplitúdó a rezgőmozgást végző test legnagyobb kitérése. B) A rezgésidő egy rezgés megtételéhez szükséges idő. C) A rezgőmozgást végző test körfrekvenciáján, illetve frekvenciáján ugyanazt kell érteni. D) A rezgőmozgást végző test frekvenciája a rezgésidő reciproka. 3. Rugóra függesztett test csillapítatlan rezgőmozgást végez. A felsorolt mennyiségek -egy kivétellel - a mozgás során nem változnak. Melyik mennyiség nem változik? A) A rezgés körfrekvenciája. B) A rezgés amplitúdója. C) A rezgésszám. D) A rezgő test sebessége. Minimum szint Ez a lecke teljes egészében a minimum szint része!!

12 FIZIKA III. 1. lecke - rezgőmozgás 12 VI. Gyakorló feladatlap 1. Adja meg a periódusidő definícióját (jel, meghatározás, mértékegység) 2. Adjon példát harmonikus rezgőmozgás előállítására! 3. Milyen fizikai összefüggést ábrázol a rajz? 4. Egy rezgő test 24s alatt 132 rezgést végez. Mekkora a rezgésideje (periódusideje) és frekvenciája. Mekkora a rezgés körfrekvenciája (vagyis a rezgésnek megfelelő körmozgás szögsebessége)? 5. Melyik kijelentés nem igaz? A) Az amplitúdó a rezgőmozgást végző test legnagyobb kitérése. B) A rezgésidő egy rezgés megtételéhez szükséges idő. C) A rezgőmozgást végző test körfrekvenciáján, illetve frekvenciáján ugyanazt kell érteni. D) A rezgőmozgást végző test frekvenciája a rezgésidő reciproka.

13 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás lecke - rezgőmozgás I. Témák 17.4 A harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvénye 17.5 A harmonikus rezgőmozgás sebessége és gyorsulása II. Amiről szó lesz Ebben a leckében megtanulja, hogy mi a következménye annak, hogy a harmonikus rezgőmozgás kitérését ábrázolva az idő múlásával szinusz görbét kapunk (ld. 1. lecke 8. kérdés). Megismerkedik a következő fogalmakkal: - kitérés - fázis - fázisszög - fázisállandó - kezdőfázis - sebességamplitudó - gyorsulásamplitudó Megtanulhatja kiszámolni, hogy egy harmonikus rezgőmozgást végző test adott időpillanatban mennyivel tér ki egyensúlyi helyzetéből és mekkora ebben a pillanatban a sebessége, illetve gyorsulása. Ebben a részben lesz lehetősége arra, hogy elemezze és összehasonlítsa a rezgő mozgást végző test mozgását leíró három függvényt: - kitérés-idő függvény - sebesség-idő függvény - gyorsulás-idő függvény Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek.

14 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás Ismétlésként nézze át a referencia körmozgás fogalmát az előző leckéből! 2. Mivel kapcsolatos az ábra? Az ábra egy rugón rezgő testet, e mozgásnak megfelelő körmozgást (referencia körmozgást) és a két test mozgásának egybeeső árnyékát mutatja az y-tengelyen. A rezgő test nem a nyugalmi állapotában, van, azt már elhagyta és a felső szélső állapot felé tart. Ennek megfelelően a körmozgás a nyugalmi helyzethez képest φ szöggel elfordult. Amikor a rezgő test felső szélső állapotba kerül, a φ szög 90 o kell legyen. Ekkor R épp a maximális kitéréssel, tehát az amplitútóval lesz egyenlő: R=A. 3. Mit nevezünk a rezgés fázisának? A rezgő mozgást végző test mozgásának pillanatnyi állapotát nevezzük fázisnak. A mozgás fázisa 3 adatból áll: - hol van a test - mekkora a sebessége - milyen irányú a sebessége 4. Mi a fázisszög? A fázisszög a rezgő test fázisának megadását segíti. A referenciakörön mozgó test nyugalmi állapottól való elfordulásának szöge (ld.: 2. kérdés ábra és válasz).radiánban kell vele számolni!!! 5. Az ábra alapján vezesse le a harmonikus rezgőmozgást végző test kitérésének időtől való függését! A rezgő test adott időbeni kitérése a nyugalmi szinttől való távolságot jelenti, y-al jelöljük. Az ábrán a referencia körmozgás sugara és az y-kitérés derékszögű háromszöget alkot. Így használhatjuk a szinusz függvényt: ϕ szöggel szemközti oldal (y) sinϕ = Így tehát átfogó (R) y sin ϕ =. R A kitérést, tehát y-t keressük, ezért megszorozzuk az egyenlet mindkét oldalát R-rel. y = R sinϕ. A 2. kérdésre adott válasznál és ábránál láthatja, hogy R éppen a rezgő test maximális kitérésével, az amplitúdóval egyenlő. Képletünk így módosul: y = A sinϕ. A körmozgásról tanulhatta korábban, hogy a körmozgást végző test szögelfordulása (φ szög) megegyezik a szögsebesség és az eltelt idő szorzatával: ϕ = ω t. Ha ezt is behelyettesítjük eredeti egyenletünkbe, megkapjuk a végeredményt: y = A sin( ω t) 6. Adja meg a harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvényét, s ismertesse a kifejezésben szereplő mennyiségeket! (Az előző pont e képlet levezetését tartalmazza)

15 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás Értelmezze a kezdőfázis, (másképpen fázisállandó) kifejezést! 8. Adja meg a harmonikus rezgőmozgást végző test sebesség-idő függvényét és ismertesse a kifejezésben szereplő mennyiségeket! 9. Adja meg a sebességamplitúdó fogalmát! Mikor rendelkezik a rezgő test sebességamplitúdóval? 10. Adja meg a harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulás-idő függvényét és magyarázza a kifejezésben szereplő mennyiségeket! 11. Adja meg a gyorsulásamplitúdó fogalmát! Mikor rendelkezik ezzel a rezgő test 12. Ismertesse a harmonikus rezgőmozgás legfontosabb kinematikai jellemzőjét! 13. Jelölje az ábrán a sebesség és a gyorsulás szélső értékeit! (vagyis a hol maximális és hol nulla) 14. Értelmezze az ábrát! Ismertesse az ábráról leolvasható megállapításokat!

16 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás 16 IV. Kidolgozott feladatok TKV.: 11.o TKV.: 13.o adatok : 1 y = 0.35m sin(9.42 t) s v =? a max max =? 1 y = A sin ω t s ( t) jelen esetben y = 0.35m sin 9.42 Ebből kiolvashatjuk, hogy a feladatban szereplő rezgőmozgásnak mekkora az amplitúdója és körfrekvenciája: A = 0.35m 1 ω = 9.42 s A feladat a sebesség és gyorsulásamplitúdó értékét kérdezi. 1 m vmax = Aω = 0.35m 9.42 = 3. 3 s s max = Aω = 0.35m a = s V. Feladatok m 2 s A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. A harmonikus rezgőmozgást végző test kitérése az idő függvényében:y = 0,12sin(5πt), ahol a kitérést méterben, az időt másodpercben mérjük. Mekkora a a) rezgés amplitúdója; b) rezgés körfrekvenciája; c) rezgés frekvenciája; d) rezgésidő? 2. A harmonikus rezgőmozgást végző test amplitúdója 8 cm, a frekvenciája 2 Hz. a) Írja fel a rezgő test kitérését az idő függvényében! A kitérést méterben, az időt másodpercben mérje.

17 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás 17 b) Határozza meg a rezgő test kitérését az egyensúlyi helyzeten való áthaladás után 1/24s elteltével! 3. A harmonikus rezgőmozgást végző test amplitúdója 5,5 cm, a rezgésideje 3s. a) Írja fel a rezgő test kitérését az idő függvényében! A kitérést méterben, az időt másodpercben mérje! b) Határozza meg a rezgő test kitérését az egyensúlyi helyzeten való áthaladás után 6 s elteltével! 2π 4. Egy rezgő test kitérése: y = 12 sin t, ahol a kitérést centiméterben (átváltás!), az időt 3 másodpercben mérjük. Mekkora a test legnagyobb sebessége és a legnagyobb gyorsulása? 5. Melyik állítás igaz? A) A harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulása ott a legnagyobb, ahol a kitérése zérus. B) A harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulása ott a legnagyobb, ahol a kitérése a legnagyobb. C) A harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulása ott zérus, ahol a kitérése a legnagyobb. D) A harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulása ott a legnagyobb, ahol a sebessége a legnagyobb. 6. Melyik állítás hamis? A) A harmonikus rezgőmozgást végző test sebessége ott a legnagyobb, ahol a kitérése zérus. B) A harmonikus rezgőmozgást végző test sebessége ott a legnagyobb, ahol a kitérése legnagyobb. C) A harmonikus rezgőmozgást végző test sebessége ott Zérus, ahol a kitérése legnagyobb D) A harmonikus rezgőmozgást végző test sebessége ott a legnagyobb, ahol a gyorsulása zérus. 7. Rugóra függesztett test csillapítatlan rezgőmozgást végez. A felsorolt mennyiségek - egy kivétellel - a mozgás során nem változnak. Melyik mennyiségről van szó? A) A rezgés körfrekvenciája. B) A rezgés amplitúdója. C) A rezgésszám. D) A rezgő test sebessége. 8. A grafikon egy rezgőmozgást végző test kitérést ábrázolja az idő függvényében. a Írja fel az ábra alapján a kitérés-idő, sebesség-idő és a gyorsulás-idő függvényeket! b) Határozza meg 1,5 s elteltével a rezgő test kitérését (cmben), a sebességét (cm/s-ban) és a gyorsulását cm/s 2 -ben)!

18 FIZIKA III. 2. lecke - rezgőmozgás 18 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Mit nevezünk a rezgés fázisának? 2. Adja meg a harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvényét, s ismertesse a kifejezésben szereplő mennyiségeket! (Az előző pont e képlet levezetését tartalmazza) 3. A harmonikus rezgőmozgást végző test amplitúdója 8 cm, a frekvenciája 2 Hz. a) Írja fel a rezgő test kitérését az idő függvényében! A kitérést méterben, az időt másodpercben mérje. b) Határozza meg a rezgő test kitérését az egyensúlyi helyzeten való áthaladás után 1/24s elteltével! Közepes szint 4. Mivel kapcsolatos az ábra? Jó, jeles szint 5. A grafikon egy rezgőmozgást végző test kitérést ábrázolja az idő függvényében. a Írja fel az ábra alapján a kitérés-idő, sebesség-idő és a gyorsulás-idő függvényeket! b) Határozza meg 1,5 s elteltével a rezgő test kitérését (cm-ben), a sebességét (cm/sban) és a gyorsulását cm/s 2 -ben)!

19 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás lecke - rezgőmozgás I. Témák 17.6 A harmonikus rezgőmozgás dinamikai leírása 17.7 A rezgő rendszer energiaviszonyai 17.8 Csillapított rezgések 17.9 Kényszerrezgések A matematikai inga mozgása II. Amiről szó lesz A korábbi leckékben a rezgőmozgás kinematikájával, azaz a mozgás leírásával foglalkoztunk. Ebben a leckében a rezgés dinamikájával foglalkozunk, vagyis azt vizsgáljuk, hogy milyen erő okozza a harmonikus rezgőmozgást és milyenek a mozgás energetikai viszonyai. Megismerjük, hogy: - mitől függ a rezgésidő (periódusidő), vagyis hogyan lehet kiszámolni, - milyen erő okoz harmonikus rezgőmozgást, vagyis mi a harmonikus rezgőmozgás dinamikai feltétele, - hogyan viszonyul egymáshoz a rezgés során fellépő két energia, a mozgási és a rugalmas energia, - megismerkedhet a csillapított rezgés leírásával - szó lesz a rezonanciáról, - s végezetül bemutatjuk a matematikai ingát. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Írjon le egy kísérletet, mely bizonyítja, hogy a rezgésidő nem függ a rezgés amplitúdójától!

20 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás Mutasson be egy kísérletet, mely azt támasztja alá, hogy a rezgésidő függ a rezgő test tömegétől! 3. Ismertessen egy olyan kísérletet, melyben azt tapasztaljuk, hogy a rezgésidő függ a rugó erősségétől! 4. Hogyan számítható ki a harmonikus rezgőmozgást végző test rezgésideje (periódusideje)? 5. Adja meg a harmonikus rezgőmozgás dinamikai feltételét! 6. Bizonyítsa a harmonikus rezgőmozgás dinamikai feltételét! 7. Az ábrák segítségével mutassa be a vízszintes irányú harmonikus rezgőmozgás energiaviszonyait!

21 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás Ismertesse a harmonikus rezgőmozgást végző test összenergiájának képletét és ismertesse a benne szereplő kifejezéseket! 9. Mikor lép fel csillapított rezgőmozgás? Mondjon példát! 10. Mikor jön létre kényszerrezgés? 11. Rajzolja fel a rezonanciagörbét és értelmezze a jelenséget! 12. Soroljon példákat rezonanciajelenségre! 13. Mit nevezünk matematikai, vagy fonálingának? 14. Mitől függ a fonálinga lengésideje? Adja meg matematikai formában is! 15. Milyen felhasználása lehetséges a matematikai ingának?

22 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás 22 IV. Kidolgozott feladatok Egy 0,6 kg tömegű test 15 cm amplitúdóval 3,4 Hz frekvenciájú harmonikus rezgőmozgást végez vízszintes talajon. Mekkora a mozgás mechanikai energiája? adatok : m = 0.6 kg A = 15 cm = 0.15 m f = 3.4 Hz E =? A frekvencia segítségével meghatározhatjuk a rezgésidőt: T 1 1 = = = 0. s f 3.4Hz 29 A rezgésidő és a tömeg ismeretében meghatározzuk a rugóállandót: m T = 2π /négyzetre emeljük mindkét oldalt D 2 T = 4π /megszorozzuk mindkét oldalt D - vel D 2 2 DT = 4π m 2 2 4π m 4π 0.6kg N D = = = T (0.29s) m A rugóállandó ismeretében pedig kiszámíthatjuk a mechanikai energiát: N E 1 2 = D A = ( 0.15m) 2 = 0. 84J 2 m 2 m TKV.: 15.o TKV.: 17.o TKV.: 21.o V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Egy teherautó tömege 4,5 t. Gödrös úton a kocsi karosszériája 1 Hz frekvenciával rezeg. Mekkora lesz a frekvencia, ha a kocsi visszafelé 2,5 t rakományt szállít? 2. Egy 2 kg tömegű testet egy 100 N/m rugóállandójú rugóra akasztunk, és megvárjuk, míg egyen súlyi helyzetbe kerül. Ezután a rugón lévő testet megemeljük úgy, hogy a rugó megnyúlása csak 15 cm tegyen. a) Mekkora amplitúdóval rezeg a test, ha hirtelen elengedjük? b) Mekkora a rezgésidő? c) Írjuk fel a mozgás kitérés-idő függvényét

23 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás Vízszintes síkon mozgó 20 dkg tömegű kocsi olyan rugóhoz van rögzítve, amely összenyomódáskor is erőt tud kifejteni. 0,24 J munka befektetésével a kocsit 5 cm-re távolítjuk cl az egyen súlyi helyzetétől. Mekkora frekvenciájú rezgőmozgás alakul ki, ha elengedjűk a kocsit? 4. Mekkora a földi másodpercinga tengésideje a Holdon (g hold =g/6 )? 5. Melyik állítás nem igaz az alábbiak közül? A) A megnyújtott rugó energiája azzal a munkával egyezik meg, amit megnyújtása során végeztek rajta. B) A rugó energiája a megnyúlásával egyenesen arányos. C) Ugyanakkora megnyúlás esetén annak a rugónak nagyobb az energiája, amelyiknek nagyobb a direkciós ereje. D) Ugyanakkora direkciós erejű rugók esetén annak a rugónak kisebb az energiája, amelyiknek kisebb a megnyúlása. 6. A következő kijelentések a rugóra függesztett, harmonikus rezgőmozgást végző testre vonatkoznak. Melyik kijelentés hamis? A) A test mozgási energiája az egyensúlyi helyzeten való áthaladásakor zérus. B) A test mozgási energiája az egyensúlyi helyzeten való áthaladásakor a legnagyobb. C) A test mozgási energiája az egyensúlyi helyzeten való áthaladása után fokozatosan csökken. D) A test mozgási energiája az egyensúlyi helyzet felé közeledve fokozatosan nő. 7. Az alábbi kijelentések közül egy helyesen adja meg a harmonikus rezgő- mozgás dinamikai feltételét. Melyik? A) A test sebessége egyenesen arányos kitéréssel, de azzal ellentétes irányú. B) A testre ható erők eredője a kitéréssel egyenesen arányos, de azzal ellentétes irányú. C) A test kitérése az idő szinuszos függvénye. D) A test sebessége az idő koszinuszos függvénye. 8. A következő kijelentések közül az egyik azt adja meg hogy hányszorosára változik a gépkocsi rezgéseinek frekvenciája, ha saját tömegével megegyező rakománnyal terhelik. Melyik kijelentés a helyes? A) Kétszeresére nő. B) Felére csökken. C) 2 -ed részére csökken. D) 2 -szeresére nő Az alábbi kijelentések egyike nem igaz. Melyik? A) A rugó megnyújtásához szükséges erő egyenesen arányos a megnyúlással. B) A rugó megnyújtásához szükséges erő iránya ellentétes a megnyúlással. C) Két különböző direkciós erejű rugót azonos mértékben nyújtottak meg. A nagyobb direkciós erejű rugó esetében nagyobb erőt kellett kifejteni. D) Két rugó közül annak kisebb a direkciós ereje, amelyik ugyanakkora erő hatására jobban megnyúlik. 10. A harmonikus rezgőmozgást végző test tömege 500 g, rezgésideje 3.6 s. Mekkora a) a rugó direkciós ereje? b) a rezgés frekvenciája?

24 FIZIKA III. 3. lecke - rezgőmozgás 24 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Írjon le egy kísérletet, mely bizonyítja, hogy a rezgésidő nem függ a rezgés amplitúdójától! 2. Adja meg a harmonikus rezgőmozgás dinamikai feltételét! 3. A harmonikus rezgőmozgást végző test tömege 500 g, rezgésideje 3.6 s. Mekkora a) a rugó direkciós ereje b) a rezgés frekvenciája? Közepes szint 4. Rajzolja fel a rezonanciagörbét és értelmezze a jelenséget! Jó, jeles szint 5. Vízszintes síkon mozgó 20 dkg tömegű kocsi olyan rugóhoz van rögzítve, amely összenyomódáskor is erőt tud kifejteni. 0,24 J munka befektetésével a kocsit 5 cm-re távolítjuk cl az egyen súlyi helyzetétől. Mekkora frekvenciájú rezgőmozgás alakul ki, ha elengedjűk a kocsit? 6. Mekkora a földi másodpercinga tengésideje a Holdon (g hold =g/6 )?

25 TÍPUSOK TRANSZVERZÁLIS FREKVENCIA KIALAKULÁSA LONGITUDINÁLIS REZGÉSIDŐ POLARIZÁCIÓ JELLEMZŐK AMPLITÚDÓ HULLÁMHOSSZ HANGERŐ SEBESSÉG HANGMAGASSÁG HANGSZÍN HANG MECHANIKAI HUL- LÁM ÁLLÓHULLÁMOK λ c = λ f = T ÉRZET INTERFERENCIA DISSZONANCIA KONSZONANCIA JELENSÉGEK VISSZAVERŐDÉS TÖRÉS ELHAJLÁS TELJES VISSZAVERŐDÉS A 4., 5., és 6. leckék vázlata

26 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás lecke - hullámmozgás I. Témák Bevezetés 18.1 A mechanikai hullám fogalma, fajtái 18.2 A hullámmozgást leíró fizikai mennyiségek 18.3 Hullámok visszaverődése rugalmas pontsoron 18.4 Hullámok találkozása, interferencia II. Amiről szó lesz Az új lecke szorosan kapcsolódik a korábbi részekhez, hiszen a mechanikai hullámokkal fogunk foglalkozni, s mint látni fogja a mechanikai hullám nem más, mint a rezgőmozgás továbbterjedése a hullámtérben. Először megismerkedhet azzal, hogyan alakulnak ki a hullámok, majd megtanulhatja a mechanikai hullám fogalmát, s megismeri két típusát a transzverzális és longitudinális hullámot, továbbá sorra kerül egy módszer, amivel eldönthető egy hullámról, hogy melyik típusba tartozik. Ez a polarizáció. A továbbiakban, a hullámmozgás leírását szolgáló négy mennyiség következik, melyek egy része már ismert a rezgőmozgás kapcsán: rezgésidő, frekvencia, hullámhossz, terjedési sebesség (vagy fázissebesség). Itt tanulhatja meg a hullámterjedés két alapösszefüggését is. Bemutatjuk, mi történik a hullámmal, ha szabad végről, illetve ha kötött végről verődik vissza. Megismerheti a hullámok egy nagyon fontos jelenségét, az interferenciát. Ezen belül több fogalommal is találkozni fog: hullámszuperpozíció, fázis, koherens hullámok, erősítés, kioltás. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Ismertessen két módszert, mellyel hullám hozható létre!

27 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás Adja meg a mechanikai hullám fogalmát! 3. Mely hullámokat nevezzük harmonikus hullámoknak? 4. Csoportosítsa a hullámokat a terjedés helye szerint, s írjon egy-egy példát mindegyik csoporthoz! 5. Adja meg a longitudinális hullám fogalmát, s ismertessen egy módszert, mellyel ilyen hullám hozható létre! 6. Adja meg a transzverzális hullám fogalmát, s mondjon példát rá! 7. Hasonlítsa össze a transzverzális és longitudinális hullámot! 8. Ismertesse a polarizáció jelenségét egy kísérleten keresztül!

28 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás Mire használható a polarizáció? 10. Adja meg a rezgésidő és a frekvencia definícióját hullámok esetében! 11. Mit nevezünk a hullám terjedési sebességének? 12. Definiálja a hullámhossz fogalmát! Használjon rajzot is a szemléltetésére! 13. Ismertesse a hullámterjedés alapösszefüggéseit! 14. Hogyan verődik vissza a gumikötélen indított hullám kötött, illetve szabad végről? 15. Mi a hullámszuperpozíció? Adjon erre példát! 16. Mutasson be egy kísérleti eszközt, mellyel vizsgálható két hullám szuperpozíciója! Hogyan hozható létre ezzel az eszközzel erősítés, illetve kioltás?

29 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás Mikor mondjuk két hullámra, hogy koherens? 18. Mi az interferencia? IV. Kidolgozott feladatok Egy delfin 0.3 khz frekvenciájú, 5 m hullámhosszúságú hangot bocsát ki. Mennyi idő alatt jut el a hang 1 km távolságra? adatok : f = 0.3 khz = 300 Hz λ = 5 m s = 1km = 1000 m t = A hullámterjedés egyik összefüggésével kiszámíthatjuk a delfin hangjának sebességét: m c = λ f = 5 m 300 Hz = 1500 s A hang egyenes vonalú, egyenletes mozgást végez: s s v = a hang sebességét c - vel jelöljük :c = t t c t = s t = s c 1000 m = m 1500 s = 0.67 s TKV.: 32.o. TKV.: 34.o. V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Mekkora a hullámhossza a 100 khz frekvenciájú ultrahangnak? 2. Rugalmas gumiszálon 0,5 s periódusidejű hullámokat keltünk. A hullámok terjedési sebessége6 m/s. Milyen hosszú a gumi, ha rajta egy időben 3 teljes hullámot észlelünk?

30 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás Egy 45 cm hosszú és egy 60 cm hosszú gumikötelet egy harmadik kötél végéhez erősítünk. Mindkét kötélen 5 Hz frekvenciájú 1,5 m/s sebességgel terjedő azonos fázisú hullámokat keltünk. Milyen mozgást végez a harmadik kötél? Mi történik, ha a két kötélen a hullámkeltést ellentétes fázisban végezzük? 4. Az alábbi állítások egyike nem igaz. Melyik? A) A hullámmozgás során az azonos fázisú pontok távolsága a hullámhossz. B) A harmonikus hullámoknál minden részecske harmonikus rezgőmozgást végez. C) A rezgésidő reciproka a frekvencia. D) A rezgés fázisának terjedési sebessége a hullám terjedési sebessége. 5. Melyik állítás helyes? A hullámmozgásnál azok a pontok vannak azonos fázisban, melyek egymástól való távolsága: λ 3λ A) a hullámhossz negyede ( ); C) a hullámhossz háromnegyede ( ); 4 4 B) a hullámhossz fele ( 2 λ ); D) a hullámhossz (λ ). 6. Az ábrán látható transzverzális hullám terjedési sebessége 120 m/s. Mekkora a) a hullámhossz; b) a frekvencia?

31 FIZIKA III. 4. lecke - hullámmozgás 31 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Adja meg a mechanikai hullám fogalmát! 2. Adja meg a longitudinális hullám fogalmát, s ismertessen egy módszert, mellyel ilyen hullám hozható létre! 3. Egy delfin 0.3 khz frekvenciájú, 5 m hullámhosszúságú hangot bocsát ki. Mennyi idő alatt jut el a hang 1 km távolságra? Közepes szint 4. Ismertesse a polarizáció jelenségét egy kísérleten keresztül! Jó, jeles szint 5. Hasonlítsa össze a transzverzális és longitudinális hullámot! 6. Az ábrán látható transzverzális hullám terjedési sebessége 120 m/s. Mekkora a) a hullámhossz; b) a frekvencia?

32 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás lecke - hullámmozgás I. Témák 18.5 Állóhullámok rugalmas pontsoron 18.6 Felületi és térbeli hullámok 18.7 Felületi hullámok visszaverődése 18.9 Felületi hullámok törése II. Amiről szó lesz Megismerkedhet az interferencia egy speciális esetével, az állóhullámokkal, s ennek kapcsán a csomópont és a duzzadóhely fogalmával. Megtudja, milyen feltételek mellett alakulhat ki egy húron állóhullám. A felületi hullámokkal a vízhullámokon keresztül ismerkedik meg. Itt jelenik meg a hullámfront fogalma. Ejtünk néhány szót a felületi hullámok interferenciájáról is. A hullámok visszaverődési törvénye kapcsán a beesési szög, visszaverődési szög és a beesési merőleges fogalmak kerülnek elő. A hullámtörés törvényét is megfogalmazzuk, s megismerkedünk a törési szöggel és törésmutatóval. A hullámtörés egy speciális este a teljes visszaverődés. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Mik az állóhullámok és hogyan keletkeznek? 2. Ábrán mutasson be egy kötélen kialakult állóhullámot, s jelölje be rajta a csomópontokat és duzzadóhelyeket!

33 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás Milyen feltételek mellet alakul ki állóhullám egy kötélen? 4. Hogyan hozhatunk létre felületi hullámokat? Mutassa be a felületi hullámokat! Használja a hullámfront, hullámhossz, terjedési sebesség fogalmakat is! 5. Jellemezze a felületi hullámok interferenciáját! 6. Mi a feltétele annak, hogy két felületi hullám erősítse, illetve gyengítse egymást? 7. Ismertessen egy kísérletet, mellyel a felületi hullámok visszaverődése vizsgálható! 8. Adja meg a hullám-visszaverődés törvényét két(!) pontban összefoglalva! Használjon ábrát is!!

34 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás Ismertessen egy kísérletet, mellyel felületi hullámok törése vizsgálható! 10. Adja meg a hullámtörés törvényét 3 pontban összefoglalva! Használjon ábrát is! 11. Milyen kapcsolat van a két közeg egymásra vonatkoztatott törésmutatója és a közegekben való terjedési sebességek között? 12. Mi alapján különböztetünk meg hullámtanilag ritkább, illetve sűrűbb közeget 13. Milyen feltételek mellett jön létre teljes visszaverődés? 14. Ismertessen egy kísérletet, mellyel bemutatható a hullámok elhajlása! 15. Mutassa be a hullámelhajlás jelenséget!

35 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás 35 IV. Kidolgozott feladatok Egy mechanikai hullám terjedési sebessége vízben 1500 m/s, levegőben 340 m/s. Mekkora a levegőnek vízhez viszonyított törésmutatója? A víz felszínéhez képest mekkora szögben folytatja az útját a hullám, ha a vízből a felületre 30 beesési szögben érkezik? adatok : m cvíz = 1500 s m clevegő = 340 s o α = 30 n levegő, víz γ =? =? a A törésmutatót a sebességek segítségével számítjuk ki: m 1500 cvíz n s levegő, víz = = = 4.41 c m levegő 340 s A törés törvénye segítségével kiszámítjuk a törési szöget: sinα = n levegő, víz sin β Ebből sinβ-t kifejezve: o sinα sin 30 sin β = = = n levegő, víz 4.41 Szögvisszakereséssel meghatározható a β szög: β=6.52 o. A feladat azonban nem a törési szöget kérdezte, hanem a vízfelszínnel bezást szöget. Így γ=90 o o =83.08 o. TKV.: 41.o. V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Egy hullám terjedésének iránya 15 -os szöget zár be a visszaverő felülettel. Mekkora szöget zár be a beeső hullám terjedési iránya a visszavert hullám terjedési irányával? Hz frekvenciájú hullám új közegbe érve 1 cm-rel megváltoztatja a hullámhosszát. Mekkora a terjedési sebesség megváltozása?

36 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás Ultrahanggal mérik a tenger mélységét. Milyen mély a tenger, ha az ultrahang 0,5 s alatt ér vissza és a terjedési sebessége a tengervízben 1400 m/s? 4. Egy sziréna tárcsáján 16 nyílás van. A tárcsa másodpercenként 8 fordulatot tesz meg. Mekkora a sziréna által gerjesztett hang hullámhossza (c =340 m/s) 5. Ha a hullám a hullámtanilag sűrűbb közegből zérustól különböző szöggel lép a hullámtanilag ritkább közegbe, akkor a törési szög A) mindig nagyobb lesz, mint a beesési szög; B) mindig kisebb lesz, mint a beesési szög; C) megegyezik a beesési szöggel; D) értéke éppen π/2 lesz egy adott beesési szögnél (határszög). Melyik állítás igaz? 6. Az alábbi állítások a hullámok teljes visszaverődésére vonatkoznak. Melyik állítás hamis? A) Akkor jöhet létre teljes visszaverődés, ha a hullám a hullámtanilag sűrűbb közegből a hullámtanilag ritkább közeg felé halad. B) Teljes visszaverődés esetén a beesési szög nagyobb a határszögnél. C) Akkor jöhet létre teljes visszaverődés, ha a hullám a hullámtanilag ritkább közegből a hullámtanilag sűrűbb közegbe lép. D) Teljes visszaverődés esetén a visszaverődési szög nagysága megegyezik a beesési szög nagyságával. 7. A Balaton azon partszakaszán, ahol a víz a part felé fokozatosan sekélyebb lesz, a hullámok a parttal párhuzamosan érkeznek, annak ellenére, hogy a szél nem merőlegesen fúj a part felé. Mivel magyarázható ez a tapasztalat? 8. Az Y alakú gumikötél egyenlő hosszú szárait azonos frekvenciával, amplitúdóval és ellentétes fázisban mozgatják. Milyen mozgás jön létre a harmadik ágban?

37 FIZIKA III. 5. lecke - hullámmozgás 37 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Ábrán mutasson be egy kötélen kialakult állóhullámot, s jelölje be rajta a csomópontokat és duzzadóhelyeket! 2. Ismertessen egy kísérletet, mellyel a felületi hullámok visszaverődése vizsgálható! 3. Egy hullám terjedésének iránya 15 -os szöget zár be a visszaverő felülettel. Mekkora szöget zár be a beeső hullám terjedési iránya a visszavert hullám terjedési irányával? Jó, közepes szint 4. Milyen feltételek mellett jön létre teljes visszaverődés? 5. Egy mechanikai hullám terjedési sebessége vízben 1500 m/s, levegőben 340 m/s. Mekkora a levegőnek vízhez viszonyított törésmutatója? A víz felszínéhez képest mekkora szögben folytatja az útját a hullám, ha a vízből a felületre 30 beesési szögben érkezik? Jeles szint Hz frekvenciájú hullám új közegbe érve 1 cm-rel megváltoztatja a hullámhosszát. Mekkora a terjedési sebesség megváltozása?

38 FIZIKA III. 6. lecke - hangtan lecke - hangtan I. Témák A hang keletkezése, jellemzői A hang hullámtulajdonságai Húrok által keltett hangok a zene fizikája A Doppler-effektus II. Amiről szó lesz Egyik legfontosabb információforrásunk a hang. Szó lesz arról, hogyan kelthető hang, mi a tiszta zenei hang, a zenei hang és a zörej. Három fő jellemzője van a hangnak: hangerő, hangmagasság és hangszín. A hang hullámtulajdonságainak köszönhető néhány érdekes terjedési jelensége. Szó lesz a lebegés jelenségéről is. A húron keletkezett hangok kapcsán felbukkan az alaphang és a felhang fogalma. A zene fizikájában megkülönböztetjük a konszonáns és disszonáns hangokat. Megtudhatja, hogyan épülnek fel egyes hangskálák. Végezetül egy nagyon fontos, sokoldalúan felhasználható jelenséggel, a Dopplereffektussal ismerkedhet meg. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Adjon példát hang keltésére!. Magyarázza meg, ebben az esetben hogyan keletkezik hang! 2. Mekkora az emberi fül átlagos hallástartománya?

39 FIZIKA III. 6. lecke - hangtan Mit nevezünk tiszta zenei hangnak, zenei hangnak, és zörejnek? 4. Mi adja a hang magasságát, erősségét és hangszínét? 5. Milyen módon bizonyítható, hogy a hang képes a hullámvisszaverődésre? 6. Ismertessen egy kísérletet a lebegés jelenségére! 7. Magyarázza meg a lebegés jelenségét! 8. Mit tud a húron keletkezett hangokról? 9. Mikor mondjuk azt hogy két, vagy több hang disszonáns, illetve konszonáns?

40 FIZIKA III. 6. lecke - hangtan Ismertessen egy kísérletet, mellyel bemutatható a Doppler-effektus! 11. Magyarázza meg a Doppler-effektust! 12. Mi a Mach-kúp? IV. Kidolgozott feladatok A ponty a hangmagasságot csak 400 és 800 Hz között képes megkülönböztetni. Mekkora ez a hullámhossztartomány, ha a hang terjedési sebessége vízben 1500 m/s? adatok : f f f = 400 Hz = 800 Hz f 2 m c víz = 1500 s λ λ λ λ =? 1 λ =? 2 f 2 A frekvencia és a sebesség segítségével kiszámíthatóak a megfelelő hullámhossz értékek: c c = λ f λ = f m 1500 c λ s 1 = víz = = 3.75 m f 400 Hz 1 m 1500 c λ = víz = s f Hz 1.875m λ 3. 75m 2 = TKV.: 47.o m

41 FIZIKA III. 6. lecke - hangtan 41 V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. A dürgő fajdkakas nászénekét az ember igen halknak hallja. A leghangosabban a számunkra hall hatatlanul mély kontrabasszusban énekel, tehát infrahangon. Így az ellenség, a hiúz és a farkas nem hallja meg, annál inkább érzékeli a kiválasztott tyúk. Mekkora a frekvenciája, ha a hullám- hossza 34 m (vegyük a hang sebességét: c = 340 m/s-nak)? 2. Melyik állítás hamis? A) A hanghullámok esetén a részecskék transzverzális (keresztirányú) rezgéseket végeznek. B) A hang terjedési sebessége a különböző közegekben különböző. C) A hanghullámok terjedéséhez közvetítő közegre van szükség. 3. Az alábbi állítások ugyanabban a közegben terjedő hanghullámokra vonatkoznak. Közülük melyik az igaz állítás? A) Ha a hang frekvenciája nagyobb, akkor nagyobb a hullámhossza is. B) Ha a hang frekvenciája kisebb, akkor a hullámhossza nagyobb. C) A hang frekvenciája és hullámhossza független egymástól. 4. A hang a tó vízében 5,8 másodperccel hamarabb érkezik a szemben lévő partra, mint levegőben. A hang terjedési sebessége levegőben 340 m/s vízben 1500 m/s. Mekkora a mérés helyén a tó szélessége? 5. Az emberek a néhány ezer méter magasan haladó repülőgépet zajának irányában próbálják keresni szemükkel az égbolton, de hiába. Végül néhány másodperc múlva megtalálják a zajforrás irányától távolabb. Miért?

42 FIZIKA III. 6. lecke - hangtan 42 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Adjon példát hang keltésére!. Magyarázza meg, ebben az esetben hogyan keletkezik hang! 2. Mi adja a hang magasságát, erősségét és hangszínét? 3. A dürgő fajdkakas nászénekét az ember igen halknak hallja. A leghangosabban a számunkra hall hatatlanul mély kontrabasszusban énekel, tehát infrahangon. Így az ellenség, a hiúz és a farkas nem hallja meg, annál inkább érzékeli a kiválasztott tyúk. Mekkora a frekvenciája, ha a hullám- hossza 34 m (vegyük a hang sebességét: c = 340 m/s-nak)? Közepes szint 4. Magyarázza meg a lebegés jelenségét! Jó, jeles szint 5. Magyarázza meg a Doppler-effektust! 6. A hang a tó vízében 5,8 másodperccel hamarabb érkezik a szemben lévő partra, mint levegőben. A hang terjedési sebessége levegőben 340 m/s vízben 1500 m/s. Mekkora a mérés helyén a tó szélessége?

43 ELSŐDLEGES MÁSODLAGOS JELENSÉGEK VISSZAVERŐDÉS TÖRÉS ELHAJLÁS DIFFÚZ VISSZAVERŐDÉS ELNYELÉSI FÉNYFORRÁSOK INTERFERENCIA POLARIZÁCIÓ KIBOCSÁTÁSI SZÍNKÉPEK SÍK OPTIKA TÜKRÖK HOMORÚ TÁVCSŐ ÖSSZETETT ESZKÖZÖK DOMBORÚ MIKROSZKÓP SZEM ESZKÖZÖK FÉNYKÉPEZŐGÉP SZÁLOPTIKA LEKÉPEZÉSI TÖRVÉNY NEVEZETES SUGÁRMENETEK LENCSÉK TÜKRÖKRE (4) LENCSÉKRE (3) GYŰJTŐ SZÓRÓ A 7., 8., 9., és 10. leckék vázlata

44 FIZIKA III. 7. lecke - optika lecke - optika I. Témák Bevezetés 19.1 Változó elektromos tér mágneses tere 19.2 Elektromágneses rezgések egyszerű rezgőkörben 19.3 Az elektromágnses hullám 19.4 Az elektromágneses hullámok spektruma Bevezetés 20.1 Fényforrások 20.2 A fény terjedése 20.3 Fénysugár 20.4 A fény terjedési sebessége 20.5 A fényvisszaverődés törvénye 20.6 Diffúz visszaverődés II. Amiről szó lesz Látszólag nagy leckével áll szemben, hiszen a témák között sok tankönyvi rész van megjelölve. A látszat azonban csal, mert ezek nagyon rövid részek. Ráadásul ehhez a leckéhez nem tartozik feladat. Először arról fog olvasni, hogy a változó elektromos tér maga körül változó mágneses mezőt kelt. Ez a változó mágneses mező maga körül változó elektromos mezőt kelt és így tovább. Az elektromos és mágneses mező tehát egymást kelti, s a térben képes haladni. Ez tulajdonképpen az elektromágneses hullám alapja. A továbbiakban a tankönyv bemutatja, hogy egy egyszerű rezgőkör (egy kondenzátor és vele sorosan kapcsolt tekercs) ha áramlökést kap, képes elektromágneses hullámot kelteni. Ezek után már kész a válasz. Az elektromágneses hullám nem más, mit egymást keltő változó elektromos és mágneses mezők kapcsolódása, mely a térben transzverzális hullámként haladni képes. Végezetül áttekintheti az elektromágneses spektrumot. A további részek már optikával, vagyis fénytannal foglalkoznak. Rövid történeti bevezető után megtanulhatja az elsődleges fényforrás és a másodlagos fényforrás fogalmát. Majd beláthatja, hogy a fény homogén (egyenletes) közegben egyenes mentén terjed, s ennek következménye az árnyékhatás és az, hogy egyszerűbb esetekben a fény helyett csak egy fénysugár vizsgálata elég. Végezetül elolvashatja, hogyan határozták meg a fény vákuumbeli terjedési sebességét. Az utolsó részben a fénytörés törvényét ismertetjük, s szó esik a diffúz visszaverődésről.. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben.

45 FIZIKA III. 7. lecke - optika 45 Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Mi az elektromágneses hullám? 2. Miből áll egy egyszerű rezgőkör, és mire képes? 3. Ismertesse az elektromágneses spektrumot, s röviden jellemezze az egyes tartományokat! 4. Határozza meg az elsődleges és a másodlagos fényforrás fogalmát, s említsen példákat is! 5. Magyarázza meg az árnyékjelenséget a fény terjedési tulajdonságával! 6. Adja meg a fény terjedési sebességét vákuumban m/s-ban, és számolja át km/hba is! 7. Mi történik a fénnyel két közeg határán?

46 FIZIKA III. 7. lecke - optika Adja meg a fényvisszaverődés törvényét! Használjon ábrát és a szükséges szakkifejezéseket (beeső fénysugár, beesési szög, stb ) 9. Mikor jön létre diffúz visszaverődés

47 FIZIKA III. 8. lecke - optika lecke - optika I. Témák 20.9 Visszaverődés görbe felületekről Homorú gömbtükör Domború gömbtükör A fénytörés törvénye Teljes visszaverődés A planparalel lemez A prizma Az optikai lencsék A gyűjtőlencse A szórólencse A lencsék fókusztávolsága II. Amiről szó lesz Ez a lecke is megtévesztő: a sok téma nem arányos az anyag nagyságával. A homorú és domború gömbtükrök képalkotásának vizsgálatához szükség van un.: nevezetes sugármenetekre, azaz mindkét esetben 4-4 olyan fénysugárra, melynek biztosan ismerjük az útját. Ezeket a sugármeneteket meg kell tanulni. Mivel a fény elektromágneses hullám, rendelkezik a hullámtulajdonságokkal, vagyis a fény nemcsak visszaverődni, de megtörni is tud, sőt teljes visszaverődésre is képes. A fénytörés törvénye alapján érthető meg a planparalel lemez (síküveg) torzítása, a prizma speciális fénytörése és a lencsék működése (ezért a lencséket gyakran refraktornak: törőnek is nevezik). A szóró és gyűjtő lencsék esetében is lesz 3-3 nevezetes sugármenet. Végezetül megismer egy olyan képletet, mely segítségével a lencse 3 adata alapján kiszámítható a lencse fókusztávolsága. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Mikor beszélünk homorú gömbtükörről?

48 FIZIKA III. 8. lecke - optika Adja meg rajzon és szöveggel is a homorú gömbtükör könnyen szerkeszthető nevezetes fénysugarait! 3. Mit tud a homorú és a domború tükrök fókusztávolságáról? 4. Mikor beszélünk domború gömbtükörről? 5. Adja meg rajzon és szöveggel is a domború gömbtükör könnyen szerkeszthető nevezetes fénysugarait! 6. Adja meg a fénytörés törvényét (más néven: Snellius-Descartes törvény)! Használjon ábrát! 7. Mit tud a fény teljes visszaverődéséről? 8. Mit nevezünk planparalel lemeznek, s milyen optikai torzítása van?

49 FIZIKA III. 8. lecke - optika Ábrán mutassa be: az üvegprizma hogyan töri meg a levegőből érkező fény útját 10. Rajzoljon le 4-féle optikai lencsét! 11. Adja meg rajzon és szöveggel is a homorú lencse (szórólencse) könnyen szerkeszthető nevezetes fénysugarait! 12. Adja meg rajzon és szöveggel is a domború lencse (gyűjtőlencse) könnyen szerkeszthető nevezetes fénysugarait! 13. Milyen összefüggéssel számítható ki vékony lencsék fókusztávolsága? Magyarázza a képletben szereplő mennyiségeket! 14. Mi a dioptria? IV. Kidolgozott feladat TKV.: 74.o V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez!

50 FIZIKA III. 8. lecke - optika Mekkora a 30 cm hosszú vonalzó árnyéka a vele párhuzamos, tőle 40cm távolságban tévő ernyőn, ha az ernyőtől 80 cm távolságra lévő pontszerű fényforrás világítja meg? 2. Az 1,52 törésmutatójú üvegből 2 dioptriás sík- domború lencsét készítünk. Mekkora legyen a görbületi sugara? (26 cm) 3. Melyik állítás helyes az alábbiak közül? A) A fény terjedési sebessége vízben és levegőben egyaránt km/s. B) A tény terjedési sebessége vákuumban a legnagyobb. C) A fény terjedési sebessége vákuumban függ a fény hullámhosszától. 4. A Naprendszer ma ismert legtávolabbi bolygója a Plútó, amelyhez a fény a Naptól 5 óra 28 perc alatt ér el. Hány kilométerre van a Plútó a Naptól? 5. Hány év alatt jut el a fény a Tejútrendszer egyik szélétől a másikig, ha galaxisunk hozzávetőleges átmérője km? 6. A mellékelt ábrák az optikai kábelen áthaladó fénysugarat mutatják be. Válassza ki közülük azt, amelyik biztosan rossz! 7. Keresse meg a hibás állítást! A) Ha a fény ritkább közegből megy sűrűbb közegbe, akkor a beesési szög nagyobb a törési szögnél. B) A teljes visszaverődésnél a fény az optikailag sűrűbb közegben marad. C) Ha a fény a sűrűbb közegből szöget bezáróan halad a ritkábba, akkor nem mindig törik meg. D) Ha a fény a közeghatáron merőlegesen halad át, akkor nem törik meg. 7. Adjon javaslatot a szigonnyal halra vadászó, gyakorlatlan halásznak, hogy az előtte úszó halra hogyan célozzon. A) A hal irányába dobja a szigonyt! B) A hal alá dobja a szigonyt! C) A hal fölé dobja a szigonyt! A helyes megoldást rajzon is indokolja! 8. Miért hunyorognak a csillagok? A válaszok közül csak egy fogadható cl. Melyik az? A) Azért hunyorognak, mert a csillagok fényereje állandóan változik. B) A csillagok nem hunyorognak, mert azok forró égitestek, csak a bolygók, mert azoknak nincs saját fényerejük, fényüket a Naptól kapják. C) A Föld légkörének változó törésmutatója miatt.

51 FIZIKA III. 8. lecke - optika 51 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Mi az elektromágneses hullám? 2. Határozza meg az elsődleges és a másodlagos fényforrás fogalmát, s említsen példákat is! 3. Melyik állítás helyes az alábbiak közül? A) A fény terjedési sebessége vízben és levegőben egyaránt km/s. B) A tény terjedési sebessége vákuumban a legnagyobb. C) A fény terjedési sebessége vákuumban függ a fény hullámhosszától. Közepes szint 4. Mit tud a fény teljes visszaverődéséről? 5. Ismertesse az elektromágneses spektrumot, s röviden jellemezze az egyes tartományokat! Jó, jeles szint 6. Miből áll egy egyszerű rezgőkör, és mire képes? 7. Mekkora a 30 cm hosszú vonalzó árnyéka a vele párhuzamos, tőle 40cm távolságban tévő ernyőn, ha az ernyőtől 80 cm távolságra lévő pontszerű fényforrás világítja meg?

52 FIZIKA III. 9. lecke - optika lecke - optika I. Témák Leképezéssel kapcsolatos fogalmak A síktükör képalkotása A domború gömbtükör képalkotása A homorú gömbtükör képalkotása A szórólencse képalkotása A gyűjtőlencse képalkotása A gömbtükrök és vékony lencsék leképezési törvénye II. Amiről szó lesz Alapfogalmakkal indul a lecke: kép, tárgy, valódi kép, látszólagos kép, képtávolság, tárgytávolság, nagyítás Az előző lecke megalapozta az egyszerű optikai eszközök (lencséket és tükröket együtt így nevezhetjük) képalkotásának vizsgálatát. Megtanulja, hogyan lehet megszerkeszteni egy tárgy tükörben, vagy lencse által keletkezett képét. Eközben találkozunk a nagyítás kiszámítási képletével. A leképezési törvény arra szolgál, hogy ismert optikai eszköz és tárgy esetén szerkesztés nélkül, csupán számolás útján meghatározzuk a keletkezett kép helyét, méretét, minőségét. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Egy optikai eszköz által létrehozott képről mikor mondjuk, hogy valós, illetve látszólagos (virtuális)? 2. Mit értünk tárgytávolság, képtávolság és nagyítás alatt?

53 FIZIKA III. 9. lecke - optika Mikor mondhatjuk, hogy a keletkezett kép a tárggyal egyező állású, vagy fordított állású? 4. Jellemezze a síktükörben keletkező képet! Minősége: Állása: Nagysága: látszólagos kép egyező állású nem nagyított, nem kicsinyített azonos méretű a tárggyal 5. Ismertesse a leképezési törvényt! Magyarázza az egyenletben szereplő kifejezéseket! Milyen előjel szabályok érvényesülne? 6. Soroljon fel 5 optikai eszközt. 7. Válasszon egyet az optikai eszközök közül, s részletezze róla való tudását! IV. Kidolgozott feladatok Szerkessze meg egy a homorú gömbtükör egyszeres és kétszeres fókusztávolsága között lévő tárgy képét! Jellemezze a keletkezett képet! Egy tárgy képének megszerkesztéséhez elegendő a tárgy egy pontjából kiinduló két különböző nevezetes sugarat alapul venni. A homorú gömbtükör esetében 4 nevezetes sugármenet van. Ebből bármely kettőt választhatjuk: Az 1. sugár az optikai tengellyel párhuzamosan érkezik, s a szabály szerint visszaverődés után a fókuszponton (gyújtóponton) halad tovább. K 2F T F A 2. sugár az optikai középpontba érkezik, s szabály szerint az optikai tengelyre szimmetrikusan verődik vissza.

54 FIZIKA III. 9. lecke - optika 54 Kép ott keletkezik, ahol a visszaverődő fénysugarak, vagy azok hosszabbításai metszik egymást. Ebben az esetben a visszaverődő fénysugarak hosszabbítás nélkül is metszik egymást, ez azt jelenti, hogy valódi kép keletkezik. A kép jellemzése: Minősége: valódi kép Állása: fordított állású Nagysága: nagyított, TKV.: 76.o ábra TKV.: 77.o és ábra TKV.: 78. o ábrák Ezen ábrák egy-egy szerkesztési feladat megoldásait tartalmazzák. Maga a feladat az ábrához tartozó szövegben található. TKV.: 80.o V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Milyen messziről kell néznünk a homorú gömb- tükörbe, hogy arcunk egyenes állású képét a tiszta látás távolságában (25 cm) lássuk? A tükör sugara 1 m. 2. Egy gyűjtőlencse a tőle 20 cm távolságban lévő valódi tárgyról háromszor akkora látszólagos képet ad. Mekkora a fókusztávolsága? 3. A nagy távolságra levő csillagok távcsővel megügyelve is csak fénylő pontnak látszanak. Mi indokolja akkor a távcsővel való megfigyelésüket? Az alábbi válaszok között van egy hamis. Melyik az? A) A távcsőbe nagyobb felületen érkezik be a csillagokról a fény, mintha csak szabad szemmel vizsgálnánk. A csillagról érkező fénymennyiséget a távcső összegyűjtve bejuttatja a szemünkbe, így a gyenge fényű csillagok is jól megfigyelhetők. B) A szabad szemmel egy fénypontként észlelt, több csillagból álló égi objektumok távcsővel sokszor részleteikben is megfigyelhetők. C) A távcsöves megfigyelést nem zavarja a többi csillag, mert a távcső csak a megfigyelni kívánt csillagra irányul. 4. Az alábbi kijelentések arra vonatkoznak, hogy szabad szemmel vagy messzelátóval látunke távolabb. A vélemények közül válassza I a helyeset! A) Nem látunk messzebbre messzelátóval sem, csak a távoli tárgyak részletei jobban kirajzolódnak. B) Messzebbre látunk messzelátóval, hiszen ez a nevében is benne van. C) Nappal nem, de este távolabb látunk messzelátóval, mint szabad szemmel.

55 FIZIKA III. 9. lecke - optika 55 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Mit értünk tárgytávolság, képtávolság és nagyítás alatt? 2. Jellemezze a síktükörben keletkező képet! 3. Az alábbi kijelentések arra vonatkoznak, hogy szabad szemmel vagy messzelátóval látunk-e távolabb. A vélemények közül válassza I a helyeset! A) Nem látunk messzebbre messzelátóval sem, csak a távoli tárgyak részletei jobban kirajzolódnak. B) Messzebbre látunk messzelátóval, hiszen ez a nevében is benne van. C) Nappal nem, de este távolabb látunk messzelátóval, mint szabad szemmel. Közepes szint 4. Milyen messziről kell néznünk a homorú gömb- tükörbe, hogy arcunk egyenes állású képét a tiszta látás távolságában (25 cm) lássuk? A tükör sugara 1 m. Jó, jeles zsint 5. Szerkessze meg egy a homorú gömbtükör egyszeres és kétszeres fókusztávolsága között lévő tárgy képét! Jellemezze a keletkezett képet! 6. Ismertesse a leképezési törvényt! Magyarázza az egyenletben szereplő kifejezéseket! Milyen előjel szabályok érvényesülne?

56 FIZIKA III. 10. lecke - optika lecke - optika I. Témák Színszóródás Színkeverés A geometriai optika határai A fény interferenciája A fény elhajlása A fény polarizációja Színképelemtés II. Amiről szó lesz Ebben a részben találja meg a magyarázatát annak, hogy a prizma miért bontja fel a fehér fényt a szivárvány színeire, azaz a szín spektrumra. Megismerkedik az additív és a szubtraktív színkeveréssel, s megértheti a tárgyak színének keletkezését. A következők részek a fény interferenciájáról és elhajlásáról szólnak. Ez a két jelenség tulajdonképpen bizonyítja a fény hullámtulajdonságát, melyet a polarizálhatóság is alátámaszt. Végezetül a kibocsátási és az elnyelési színképeken keresztül megismerkedhet a színképelemzéssel. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Ismertesse a fehér fény és prizma kísérletét! Ábrával szemléltesse a végeredményt is. 2. Magyarázza meg, hogy a prizma miért bontja fel a fehér fényt a szivárvány színeire?

57 FIZIKA III. 10. lecke - optika Hasonlítsa össze az additív és a szubtraktív színkeverést. Mondjon példát mindkét módszerre. 4. Hogyan keletkezik a tárgyak színe? 5. Ismertessen egy kísérletet, melyben a fény interferenciát mutat! 6. Ismertessen egy kísérletet, melyben a fény elhajlása figyelhető meg! 7. Mit bizonyít a fény polarizálhatósága? 8. Hogyan keletkezik elnyelési (abszorpciós színkép)? 9. Hogyan keletkezik kibocsátási (emissziós) színkép?

58 FIZIKA III. 10. lecke - optika 58 V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. A fényinterferencia megfigyelhetőségének egyik nélkülözhetetlen feltétele a koherencia. Mit jelent ez a kifejezés? Mikor koherens két hullám? A) Az azonos irányba haladó hullámok a koherens hullámok. B) Az állandó fáziskülönbségű hullámok a koherens hullámok. C) Az egyforma fényforrások fénye koherens. D) Ha két hullám frekvenciájának különbsége állandó, akkor a két hullám koherens. 2. Miért nem lehet interferenciajelenséget előállítani két egyforma izzólám pával? 3. A látható fény hullámhossztartománya nagyjából 400 nm-től 700 nm-ig terjed. Mekkora az 590 nm hullámhosszúságú sárga fény frekvenciája? 4. Látható-e a Hz frekvenciájú elektromágneses hullámmal megvilágított tárgy? 5. A 490 nm hullámhosszúságú fénynyalábok 735 nm útkülönbséggel találkoznak. Mi lesz az interferencia eredménye?

59 FIZIKA III. 10. lecke - optika 59 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Ismertesse a fehér fény és prizma kísérletét! Ábrával szemléltesse a végeredményt is. 2. Hogyan keletkezik a tárgyak színe? 3. A látható fény hullámhossztartománya nagyjából 400 nm-től 700 nm-igterjed. Mekkora az 590 nm hullámhosszúságú sárga fény frekvenciája? Közepes szint 4. Hogyan keletkezik elnyelési (abszorpciós színkép)? Jó jeles szint 5. A 490 nm hullámhosszúságú fénynyalábok 735 nm útkülönbséggel találkoznak. Mi lesz az interferencia eredménye? 6. Mit bizonyít a fény polarizálhatósága?

60 EINSTEIN HULLÁM BOHR PLANCK NEVEK FÉNY KETTŐS TERMÉSZETE RÉSZECSKE FOTOEFFEKTUS HEISENBERG COMPTON SZÓRÁS NEUMANN PERIÓDUSOS RENDSZER PAULI ELV ATOMFIZIKA KVANTUMSZÁMOK ELEKTRON KETTŐS TERMÉSZETE FŐ MELLÉK MÁGNESES SPIN ATOMMODELLEK RUTHERFORD BOHR INTERFERENCIA DE BROGLIE HULLÁMHOSSZ λ = h m v A 11., és 12. leckék vázlata

61 FIZIKA III. 11. lecke - atomfizika lecke - atomfizika I. Témák Bevezetés 21.1 A modern fizika megszületésének főbb állomásai 21.2 A fényelektromos hatás 21.3 A fény részecsketermészete 21.4 A fény hullám-részecske kettős viselkedése II. Amiről szó lesz Ez a lecke már a XX. században diadalútján induló modern fizikáról szól. Rövid történeti bevezető után megismerkedhet a Thomson-féle atommodellel és az energiakvantum 2 fogalmával. Einstein híres E = m c egyenletének értelmezésével is találkozni fog. Einstein adta meg a fényelektromos hatás (fotoeffektus) magyarázatát is (ezért Nobel-díjat is kapott). A fotoeffektus és Compton szórási kísérletei azt támasztják alá, hogy a fény nem csak hullámként, hanem részecskeként is tud viselkedni. A fizika nem találta magát szembe soha ily nagy mértékű ellentmondással. A fény tehát hullám is és részecske is. Bizonyos kísérletekben (fotoeffektus, Compton-szórás) úgy viselkedik, mintha részecskékből, energiaadagokból állna, míg más kísérletekben (interferencia) hullámként vesz részt. A lecke feladataiban és szövegeiben igen sokféle mértékegység szerepel. A köztük való eligazodáshoz használja a függvénytáblázatot! Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Ismertesse a Thomson-féle atommodellt! 2. Mi volt Planck elméletének alapgondolata? 3. Írja fel Einstein tömeg-energia ekvivalencia egyenletét és adja meg jelentését!

62 FIZIKA III. 11. lecke - atomfizika Mi a fényelektromos hatás (fotoeffektus)? 5. Írja fel a fotoeffektusra vonatkozó Einstein-formulát, és magyarázza segítségével a jelenséget! 6. Hogyan működik a fotocella? 7. Ismertesse a Compton kísérletet! 8. Mit támaszt alá a Compton kísérlet? 9. Röviden határozza meg, hogy mi a fény a modern fizika szemszögéből! IV. Kidolgozott feladatok

63 FIZIKA III. 11. lecke - atomfizika 63 Mekkora az energiája az 500 nm hullámhosszúságú zöld fény egy fotonjának J és ev egységben? adatok : λ = 500 nm = h = km c = = s ε =? -9 m = 5 10 Js (Planck állandó) m s 7 m = m (a fény terjedési sebessége) s A planck-féle hipotézist kell használnunk: ε = h f Az egyenletben a fény frekvenciája szerepel, de ez kifejezhető a fény, mint hullám sebességének egyenletéből (ld.: 4. lecke) 8 m 3 10 c c = λ f f = = s = 6 10 = 6 10 Hz 7 λ 5 10 m s Az atomfizikában gyakran használják az elektronvolt-ot, mint energia mértékegységet: 19 1eV = J ε = h f = Js 6 10 Hz = J = 2. 49eV Ezüsttel végzett fényelektromos kísérletben mekkora a küszöbhullámhossz, ha az ezüst kilépési munkája 4,74 ev? adatok : W ki m v = 0 (a küszöb hullámhosszú fény energiája épp csak a kilépést biztosítja s és nem ad sebességet a kilépő elektronnak) h = m = 9 10 λ =? = 4.74 ev = kg Js -19 J A fényelektromos egyenletet használjuk a feladat megoldásához: m mv + Wki 9 10 kg h f = mv + W 2 2 s ki f = = 34 2 h Js A frekvenciából könnyen számítható a hullámhossz: 8 m 3 10 c s 7 c = λ f λ = = = m = 263nm 15 f Hz 19 J = Hz

64 FIZIKA III. 11. lecke - atomfizika 64 V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Mekkora a hullámhossza annak a fotonnak, amelynek energiája 1 ev? 2. A kálium kilépési munkája 2,26 ev. Adjuk meg a fényelektromos hatás határhullámhosszát erre a fémre! 3. A volfrámban a fényelektromos jelenség csak akkor észlelhető, ha azt 275 nm-nél rövidebb hullámhosszúságú ultraibolya fénnyel világítjuk meg. Mekkora a volfrám kilépési munkája 18 aj-ban? (az aj neve attojoule 1aJ = 10 J ) 4. Mekkora a fotóelektronok maximális sebessége, ha a cinkből készített fotókatódot Hz frekvenciájú ultraibolya fénnyel világítjuk meg? A cink kilépési munkája 4,29 ev. 5. Hány nj energiának felel meg egy proton nyugalmi tömege? (az nj neve nanojoule, 9 1nJ = 10 J ) 5. Mekkora a 10 GeV mozgási energiájú proton tömege? (a GeV neve gigaelektronvolt, 9 9 1GeV = 10 ev = J )

65 FIZIKA III. 11. lecke - atomfizika 65 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Írja fel Einstein tömeg-energia ekvivalencia egyenletét és adja meg jelentését! 2. Mi volt Planck elméletének alapgondolata? 3. Mekkora az energiája az 500 nm hullámhosszúságú zöld fény egy fotonjának J és ev egységben? Közepes szint 4. Ezüsttel végzett fényelektromos kísérletben mekkora a küszöbhullámhossz, ha az ezüst kilépési munkája 4,74 ev? Jó, jeles szint 5. Mekkora a fotóelektronok maximális sebessége, ha a cinkből készített fotókatódot Hz frekvenciájú ultraibolya fénnyel világítjuk meg? A cink kilépési munkája 4,29 ev.

66 FIZIKA III. 12. lecke - atomfizika lecke - atomfizika I. Témák 21.6 Az elektron hullámtermészete 21.7 Az elektronmikroszkóp 21.8 Az α-szórási kísérlet és a Rutherford-féle atommodell 21.9 Vonalas színképek és energiaszintek, az atom Bohr-modellje Kvantumszámok 21. A Pauli-elv. A priódusos rendszer értelmezése. II. Amiről szó lesz A természetben található szimmetria alapján de Broglie feltételezte, majd be is bizonyította, hogy nemcsak a fény képes részecskeként is viselkedni, hanem a részecskék is képesek hullámként haladni. Broglie egy képletet is adott, mely segítségével kiszámítható egy részecske un.: Broglie-hullámhossza. A kvantumfizika egyik nagyszerű alkalmazása az elektronmikroszkóp, mellyel több tízezerszeres nagyítás is létrehozható. Rutherford He-atommag (α-részecske) szórási kísérletében minden addiginál pontosabb képet festett az atomokról, melyet bolygómodellként nevez az utókor. Bohr fejlesztette tovább ezt a modellt, amikor feltételezte, hogy az elektronok az atommag körül csak szigorúan meghatározott pályákon lehetnek, nem akárhol. A 3 alapvető fő-, mellék, és mágneses kvantumszám szolgál az atomban lévő elektronok azonosítására. Ezeken alapul a Pauli-elv. A kvantumszámok alapján tekinthető át a periódusos rendszer szerkezete. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Hogyan számíthatjuk ki egy elektron hullámhosszát? (vagyis adja meg a de Broglie törvényt!

67 FIZIKA III. 12. lecke - atomfizika Egy sematikus ábrával magyarázza az elektronmikroszkóp működését! 3. Ismertesse Rutherford szórási kísérletét! 4. Ismertesse a Rutherford-féle atommodell (bolygómodell) megállapításait! 5. Miben más a Bohr-féle atommodell? 6. A Bohr-féle modell segítségével magyarázza az emissziós és abszorpciós színképek keletkezését! 7. Milyen képlettel számíthatjuk ki egy atomból elektronátmenet során kisugárzott foton energiáját? 8. Adja meg a 3 kvantumszámot! Melyik mit határoz meg? 9. Mivel kapcsolatos egy elektron spinkvantumszáma? 10. Fogalmazza meg a Pauli-elvet!

68 FIZIKA III. 12. lecke - atomfizika 68 IV. Kidolgozott feladatok TKV.: 120.o TKV.: 127. o. V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Mekkora energiájúak az 1,54 l0-10 m hullám hosszúságú röntgenfotonok? 2. Mekkora azoknak az elektronoknak a de Broglie hullámhossza, melyeket 400V feszültséggel gyorsítottak? Mekkora az ugyanilyen feszültséggel gyorsított protonok de Brogliehullámhossza? 3. Becsülje meg saját de Broglie-hullámhosszát, ha 6 m/s sebességgel fut! A kapott számértéket tekintve magyarázza meg, miért nem mutat hullámszerű viselkedést!

69 FIZIKA III. 12. lecke - atomfizika 69 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Hogyan számíthatjuk ki egy elektron hullámhosszát? (vagyis adja meg a de Broglie törvényt! 2. Ismertesse a Rutherford-féle atommodell (bolygómodell) megállapításait! 3. Becsülje meg saját de Broglie-hullámhosszát, ha 6 m/s sebességgel fut! A kapott számértéket tekintve magyarázza meg, miért nem mutat hullámszerű viselkedést! Jó, közepes szint 4. Mekkora azoknak az elektronoknak a de Broglie hullámhossza, melyeket 400V feszültséggel gyorsítottak? Mekkora az ugyanilyen feszültséggel gyorsított protonok de Broglie-hullámhossza? Jeles szint 5. A Bohr-féle modell segítségével magyarázza az emissziós és abszorpciós színképek keletkezését!

70 TÖMEGSZÁM RENDSZÁM NEUTRONSZÁM JELLEMZŐK NUKLEÁRIS (ERŐS) KÖLCSÖNHATÁS PROTON NEUTRON ALKOTÓK ATOMMAG ATOMMAG-FIZIKA TÖMEGHIÁNY (DEFEKTUS) KÖTÉSI ENERGIA α-sugár RADIOAKTÍV SUGÁRZÁS β-sugár MAGHASADÁS γ-sugár MAGFÚZIÓ BOMLÁSI TÖRVÉNY LÁNCREAKCIÓ ATOMREAKTOR (ERŐMŰ) ATOMBOMBA A 13., és 14. leckék vázlata

71 FIZIKA III. 13. lecke atommagfizika lecke atommagfizika I. Témák Bevezetés 22.1 Az atommagot összetartó kölcsönhatás, és erő 22.2 A kötési energia 22.3 Radioaktív bomlások 22.4 A felezési idő II. Amiről szó lesz A továbbiakban az atom mélyére nézünk. A következő leckék középpontjában már nem az atom, hanem annak a része, az atommag áll. Az atom atommagból és elektronhéjból áll. Az atommagot a neutronok és protonok (közös néven nukleonok) alkotják, míg az elektronhéjat az elektronok. Egy atommagot jellemez a rendszám és a tömegszám. Egyes atomoknak vannak izotópjai. Az atommag nukleonjait az un. erős kölcsönhatás, más néven a nukleáris kölcsönhatás tartja össze, melynek 4 fontos jellemzője van. Amikor a nukleonok összeállnak egy atommaggá, tömeghiány (tömegdefektus) lép fel, s ez adja az atommag kötési energiáját. A természet legstabilabb atommagja a vas (Fe), mert az ő kötési energiája a legerősebb. A vasnál nehezebb és könnyebb atommagok is törekednek a vas stabil állapotát elérni: minden atommag vas akar lenni Henri Becquerel (onri bekerel), Marie Curie (márí kürí) és férje Pierre Curie munkája alapozta meg a radioaktív sugárzások vizsgálatát. Észrevették, hogy egyes atommagok különös sugárzást bocsátanak ki magukból. Ez a sugárzás 3 összetevőből áll, melyet α-, β-, γ- sugárzásnak neveztek. Radioaktív sugárzás során maga az atommag átalakul, s más atommag lesz belőle. Ennek gyorsaságát jellemzi a felezési idő, melynek segítségével felírható a bomlási törvény. Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Adja meg a rendszám, tömegszám és izotóp fogalmakat!

72 FIZIKA III. 13. lecke atommagfizika Ismertesse az atommag nukleonjait egybetartó nukleáris erő 4 tulajdonságát! 3. Ismertesse a tömegdefektus jelenségét! Mi történik a tömeghiánnyal? 4. Mit tud a vasról magfizikai szemszögből? 5. Milyen jelenséget nevezünk radioaktív bomlásnak? 6. Jellemezze az α-sugárzást! (miből áll, tömegszám, rendszám, mit okoz a kibocsátó atommagban, milyen a hatótávolsága?) 7. Mi a pozitron? 8. Jellemezze a β-sugárzást (miből áll, mit okoz a kibocsátó atommagban, milyen a hatótávolsága?) 9. Jellemezze a γ-sugárzást (miből áll, mit okoz a kibocsátó atommagban, milyen a hatótávolsága?) 10. Definiálja a felezési időt!

73 FIZIKA III. 13. lecke atommagfizika Adja meg a bomlási törvényt! 12. Ismertesse az aktivitás definícióját! IV. Kidolgozott feladatok Mekkora a Th (tórium) rendszáma, tömegszáma, neutronjainak száma? A tórium vegyjele a Th, mellyel a periódusos rendszerben jelölik. Szokás szerint a vegyjel bal alsó sarka a rendszámot, bal felső sarka a tömegszámot jelöli. A Th rendszáma tehát: Z=90, tömegszáma A=228. Mivel a tömegszám a nukleonok (neutronok és protonok) számát jelöli, a neutronok száma: N=A-Z= A 83 Bi (bizmut) felezési ideje 60 perc. a.)hány részecskét bocsát ki 2 óra alatt, ha kezdetbe 1 mol-nyi bizmut volt? b.)mennyi idő múlva marad meg csak tizede a kiinduló anyagnak? a.) adatok : T = 60 perc t = 2h = 120 perc N 0 a.) N =? b.) N = t =? = A bomlási törvényt kel használnunk: N = N 0 2. Ebben a törvényben N jelenti a t idő múlva megmaradt részecskék számát. N =N o -N 120 perc perc = N = N = = b.) A bomlási törvényből a t időt kell kifejeznünk. A bomlási törvény a t-re, mint ismeretlenre exponenciális egyenlet, így mindkét oldal logaritmusát véve tudjuk a t-t kifejezni: N = N 0 2 lgn = lg( N lg N = lg N 0 t T 0 2 /lg t T ) + lg 2 t T t T

74 FIZIKA III. 13. lecke atommagfizika 74 lg N = lg N lg N lg N 0 0 t lg 2 T t = lg 2 T t = T N t lg N lg N 0 lg 2 lg N lg T lg 2 0 = lg lg 6 10 t = 60 perc = 199 perc lg 2 V. Feladatok A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! Mekkora a tömegszáma az 92 U izotópnak? A)92; 6) 144; C) 236; D) Mekkora a rendszáma az 92 U izotópnak? A) 92; B) 144; C) 236; D) Hány neutron van az 92 U izotóp atommagjában? A) 92; B) 144; C) 236; D) A 84 Po mag α-bomlással átalakul. Milyen elem keletkezik? 5. A 13-as tömegszámú nitrogén pozitív béta-bomlással szénné alakul. A felezési idő 10 perc. Mennyi nitrogénatom marad a kiindulási 8 molból 1 óra elteltével? 6. Mennyi idő alatt bomlik el a Pb (ólom) radioaktív izotóp 75%-a, ha a radioaktív bomlás felezési ideje 26.8 perc?

75 FIZIKA III. 13. lecke atommagfizika 75 VI. Gyakorló feladatlap Minimumszint 1. Adja meg a rendszám, tömegszám és izotóp fogalmakat! 2. Jellemezze az α-sugárzást! (miből áll, tömegszám, rendszám, mit okoz a kibocsátó atommagban, milyen a hatótávolsága?) Mekkora a 90 Th (tórium) rendszáma, tömegszáma, neutronjainak száma? Közepes, jó szint 4. Adja meg a bomlási törvényt! 5. A 13-as tömegszámú nitrogén pozitív béta-bomlással szénné alakul. A felezési idő 10 perc. Mennyi nitrogénatom marad a kiindulási 8 molból 1 óra elteltével? Jeles szint 6. Mennyi idő alatt bomlik el a Pb (ólom) radioaktív izotóp 75%-a, ha a radioaktív bomlás felezési ideje 26.8 perc?

76 FIZIKA III. 14. lecke - atommagfizika lecke - atommagfizika I. Témák 22.6 A maghasadás 22.7 A láncreakció gyakorlati felhasználása 22.8 Magfúzió 22.9 Magfúzió a természetben és a gyakorlatban A radioaktivitás környezeti hatásai II. Amiről szó lesz A nagy tömegszámú atommagok (pl.: 238 U) a vas stabil állapotát úgy próbálják megközelíteni, hogy maghasadás folyamán két kisebb atommaggá válnak. A maghasadás folyamata az aktiválással kezdődik. Ha egy maghasadás képes további maghasadás(oka)t okozni, kialakulhat a láncreakció, mellyel hatalmas mennyiségű energia nyerhető az atomerőművek reaktoraiban. Katonai felhasználás során a láncreakció az atombombában indul be. Ha kis tömegszámú atommagok egyesülnek, szintén energia termelődhet. Ez a magfúzió, melyet azonban mesterséges körülmények között még nem sikerült huzamosabb ideig fenntartani, de a Napban évmilliárdok óta ez a folyamat termeli az energiát. Végezetül a radioaktivitás környezeti hatásairól szólunk: háttérsugárzás, radioaktív hulladék, veszélyek, előnyök Olvassa el a témák -ban megadott tankönyvi részeket! Az olvasás után keresse ki a keretben vastag betűvel szedett fogalmakat, azok meghatározását! Alá is húzhatja ezeket a könyvben. Válaszoljon az irányított feldolgozás kérdéseire! III. Irányított feldolgozás Az aláhúzott kérdések a minimumszinthez szükséges ismeretekre kérdeznek. 1. Milyen magreakciót nevezünk maghasadásnak? 2. Mi haszna van a hasadni képes atommagoknak a hasadásból? 3. Vázlatosan ismertesse az 235 U maghasadását!

77 FIZIKA III. 14. lecke - atommagfizika Hogyan jöhet létre láncreakció? 5. Egy atomerőmű reaktora kapcsán vetődnek fel a következő fogalmak, kifejezések magyarázza őket! i) A megfelelő fűtőanyag előállítása ii) Lassítás iii) Reflektor iv) Szabályozás v) Hűtés 6. Ismertesse az atombomba működését! 7. Milyen magreakciót nevezünk magfúziónak?

78 FIZIKA III. 14. lecke - atommagfizika Milyen feltételek mellett jön létre magfúzió? 9. Ismertesse a hidrogénbomba működését! 10. Írjon mondatban a radioaktivitás környezeti hatásairól! Feladat A bekeretezett sorszámú feladatok megoldása szükséges a minimumszint eléréséhez! 1. Az urán 235-ős tömegszámú izotópjának hasadásakor körülbelül 200 MeV energia szabadul fel. Mekkora sebességgel kellene haladnia egy 1 tonna tömegű autónak ahhoz, hogy mozgási energiája megegyezzen 1 mol 235-ős urán hasadásakor felszabaduló energiával? 2. Az ábrán jelölje be a sorszámmal jelölt egységeket. Az ábra alapján ismertesse az atomenergia felszabadításának és villamos energiává való átalakításának folyamatát! 1. Gőzfejlesztő: 2. Generátor: 3. Primer kör 4. Turbina: 5. Szekunder kör: 6. Reaktor: