BALESETVÉDELMI TUDNIVALÓK ÉS MUNKASZABÁLYOK

Átírás

1 1./ BEVEZETÉS Amikor kísérletet hajtunk végre, valójában "párbeszédet" folytatunk a természettel. A kísérleti összeállítás a kérdés feltevése, a lejátszódó jelenség pedig a természet "válasza" a feltett kérdésre. A kísérlet a természetben megfigyelhető jelenségek megismétlése, megtervezett módon és körülmények között. A jelenség így akkor történik, amikor mi akarjuk, tehát felkészülhetünk a gondos megfigyelésre, vagy a szükséges mennyiségek mérésének elvégzésére. A kísérlet célja lehet a jelenség bemutatása, megfigyelése vagy lehet egy jellemző mennyiség meghatározása, fizikai összefüggés keresése, ellenőrzése illetve függvénykapcsolat meghatározása. A mérés a mérendő mennyiség összehasonlítása a mértékegységgel. A fizikai mennyiséget mérőszámmal és mértékegységgel adjuk meg. A mérőszám megmutatja, hogy a mért mennyiség hányszorosa a mértékegységnek. A mértékegység lehet választott vagy származtatott. Fizikai mennyiség származtatása úgy történik, hogy a mennyiséget meghatározó összefüggésbe mértékegységeket írunk, majd a mérőszámokkal elvégezzük a műveletet, és kijelöljük az egységet /pl. 1 m 1s =1 m s /. A választott mértékegységek szolgálnak alapjául a mértékegység-rendszereknek, ezáltal lesz meghatározott, hogy mely fizikai mennyiségek mértékegységei származtatottak. Egy fizikai mennyiség lehetséges mértékegységeinek általánosító nevét szokás a fizikai mennyiség dimenziójának nevezni /pl. hosszúság, erő, sebesség /. A mérőeszköz érzékenysége az a legkisebb egység, amelyet az eszközzel még mérni lehet. A mérés akkor pontos, ha meg tudunk mondani egy legkisebb értéket, aminél a mért mennyiség biztosan nagyobb, és egy legnagyobb értéket, aminél biztosan kisebb. Az így meghatározható eltérést a mérés objektív hibájának is nevezik Minél inkább szűk a megadott tartomány, annál nagyobb a mérés érzékenysége. A mérőeszköz leolvasásakor utolsó számjegyként mindig adjuk meg a becsült értéket is, így a mérési adatokból bármikor megállapítható, hogy milyen érzékenységű mérőeszközzel mértünk. Ha táblázatot is készítünk, több mérési adatot vegyünk fel, hogy a mérés eredménye grafikusan is kiértékelhető legyen. Mérőkísérlet esetén törekedni kell a több mérés elvének biztosítására. A mérendő mennyiséget egymástól független módon többször meg kell mérni. Mérési adatként az ezekből meghatározható átlagértéket használhatjuk. Mielőtt a kísérlet végrehajtásához kezdünk, ismernünk kell a megvalósítandó feladaton kívül, a szükséges eszközök kezelésének módját, és a biztonsági szabályokat. Tisztában kell lenni a kísérleti eszközök szakszerű és biztonságos használatával, az egészségre káros vegyszerek szabályos kezelésével, a lehetséges balesetek megelőzésének módjával. Általában elmondható, hogy minden kísérlet balesetveszélyt rejt magában. Ettől azonban nem félni kell, hanem a kísérletezés megkezdése előtt a körülményeket kell gondosan megtervezni, és munka közben a szükséges és kötelező biztonsági előírásokat minden körülmények között be kell tartani! 1

2 BALESETVÉDELMI TUDNIVALÓK ÉS MUNKASZABÁLYOK Alapvető laboratóriumi munkaszabályok A feladat megkezdése előtt pontosan ismernünk kell a kísérlet célját és elvi hátterét, a gyakorlati kivitelezés minden eszközének rendeltetés szerinti használatának módját. Az összeállítást addig ne kezdjük el, amíg nem áll rendelkezésünkre pontos kivitelezési terv. Ne kezdjünk az összeállításhoz addig, amíg nem áll rendelkezésünkre minden szükséges eszköz. Az érintésvédelem, a vegyszerkezelés, a tűzvédelem szabályait pontosan ismernünk kell, és ezek betartása minden körülmények között kötelező. Az összeállítás mindig legyen áttekinthető és világos. A bekapcsolás (működtetés) mindig a legutolsó lépés legyen, a kísérlet végeztével pedig első feladat a működés megszüntetése (kikapcsolás)! A laboratóriumi munkaszabályokról elektromos kísérleteknél 1) A kísérlet megkezdése előtt pontosan ismernünk kell a kísérlet, illetve mérés elvi hátterét és a gyakorlati kivitelezés minden eszközének rendeltetés szerinti használatának módját. 2) Az összeállítást addig ne kezdjük el, míg minden eszköz nem áll rendelkezésünkre! 3) Az előírás szerinti műveleti sorrendet szigorúan tartsuk be! Az ÉRINTÉSVÉDELEM szabályait pontosan ismernünk kell, annak betartása minden körülmények között KÖTELEZŐ! 4) A műszerek üzemeltetéséhez szükséges műveletek sorrendjét szigorúan tartsuk be! 5) Az eszközökön, kontaktusokon észlelt hibák javítása csak üzemelésen kívül végezhető el! 6) Alapvető szabály, hogy összeállításkor az áramforrást legutoljára kapcsoljuk be, és szétszedéskor legelőször kapcsoljuk ki! 7) Ha véletlenül feszültségmérőt árammérőként kötünk be, a műszer általában nem mutat, de nem hibásodik meg. Az árammérő tönkremegy (kiég), ha feszültségmérőként akarjuk használni, ezért bekötéskor különösen figyelni kell! 8) Az első méréskor ÉRINTÉSSEL meg kell vizsgálni, hogy a mérendő mennyiség belül van-e a méréshatáron! Az elektro mos mérőműszerekről A leggyakrabban használt mérőműszerek (feszültségmérő, árammérő, ellenállásmérő) leggyakrabban elektrodinamikus műszerek, de elterjedtek a digitális kijelzésű mérőműszerek is. A mérőműszereknek alapvetően két fajtája van: az egy fizikai mennyiség mérésére alkalmas alapműszerek, valamint a több méréshatáron, több fizikai mennyiség mérésére használatos univerzális műszerek. A műszereken feltüntetett belső ellenállásból és a műszerrel mérhető legkisebb érték méréséből meghatározhatjuk a beépített alapműszer érzékenységét. A mérőműszereket osztályokba sorolják, melyet a műszeren feltüntetnek (0,1, 0,2, 0,3 a laborműszerek; 1, 2, 5 a service műszerek). A műszer osztálya a méréskor elkövethető hibát adja meg a méréshatár százalékában. Egyezményes jelek mutatják a műszer használat közbeni helyzetét, amelyet a belső konstrukció határoz meg. Egyenáramú mérés esetén ügyelni kell a kapcsokon feltüntetett polaritás helyes bekötésére is. 2

3 2./1. MECHANIKAI KÍSÉRLETEK 2./ KÍSÉRLETEK 1.) Az egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata Mikola-csővel A szükséges eszközök: Mikola-cső, Bunsen-állvány és dió, lombikfogó, metronóm és (vagy) stopperóra, szögmérő (vagy függőónos szögmérő), mérőszalag, ragasztószalag a szögmérőhöz. Az állványra erősített Bunsen-dióba úgy fogjuk be a lombikfogót, hogy miközben az tartja a csövet, aközben a cső forgatható is legyen, így könnyen tudjuk újra meg újra "mozgásba hozni" a buborékot. A Mikola-cső mentén jelöljön ki tetszőleges távolságot! A kijelölést a cső asztalon lévő végétől kb. 10 cm-re kezdje! Mérje meg a csőnek a vízszintessel bezárt szögét! Az adott, vízszintessel bezárt szög esetén mérje meg a kijelölt távolság megtételéhez szükséges időt! Több mérést végezzen! Végezze el a mérést még néhány kijelölt távolságra úgy, hogy a hajlásszöget ne változtassa! 2.) Az eredő erő meghatározása A szükséges eszközök: kb. 1 m x 1 m -es vékony tábla, amely falra akasztható, vízszintes vagy függőleges síkba állítható, 3 db rugós erőmérő (~3 N-os), kis test, pl. csavaralátét, befőttes gumi, ceruza vagy kréta, vonalzó, 3 db szeg vagy kis szemes csavar vagy rajzszög, 2 db drótból hajtott kis S kampó, vagy zsinegből készített hurok, esetleg rajzlap az erőmérők alá. A csavaralátét lesz az a test, amelyre az erők hatnak. A befőttes gumi szabad végét az alsó fémrúdra /szögre/ akasztjuk. A testhez erősített, zsinegből készített hurkokba (vagy S kampóba) egy-egy erőmérőt akasztunk, és azokat az előre kiválasztott helyen lévő szegre akasztva rögzítjük. Megmérjük a két erőt, és bejelöljük a test helyét, az erők hatásvonalának meghatározásához pedig az erőmérő tengelyének egy pontját. Megmérjük az eredő erő nagyságát, és bejelöljük a hatásvonal egy pontját. A táblán levő szögek közül 2-2 kijelölésével, 2 db erőmérő felhasználásával 2 különböző helyzetben mérje meg a testre ható F 1 és F 2 erőt! Rajzolja le méretarányosan a mérési eredményt, és szerkessze meg F 1 és F 2 eredőjét! Ezt követően 1 erőmérő felhasználásával a testet olyan irányba és addig húzza F erővel, amíg a test ugyanoda nem kerül, ahol előzőleg F 1 és F 2 hatására volt! Rajzolja le, és mérje meg F-et! Vesse össze az így kapott értéket a szerkesztett értékkel! 3

4 3.) A csúszási súrlódás vizsgálata A szükséges eszközök: kb. 250 g tömegű fahasáb, rugós erőmérő, a fahasábra helyezhető, kb g tömegű testek, cm hosszú, 20 cm széles, érdességükben eltérő felületű lapok, ragasztószalag a lapok és a fémkorongok rögzítéséhez, S kampó, U szög. A fahasábba ütött kis U szögbe akasztjuk az S kampót, ehhez pedig, esetleg fonál közbeiktatásával akasztjuk az erőmérőt. Az S kampót lágyabb fémhuzalból gömbölyű fogóval hajthatjuk. A fahasábot a vízszintes felületre helyezve, a rugós erőmérő közbeiktatásával húzzuk, indításnál esetleg kissé megtoljuk. Vizsgálja meg a csúszási súrlódási erő és a felületeket merőlegesen összenyomó erő kapcsolatát két különböző tömegű test esetén, ugyanolyan érdességű felületen! A hasábot a vízszintes felületen egyenletesen húzza! Úgy végezzen több mérést, hogy a hasábra helyezett ismert tömegű test segítségével változtassa a felületet nyomó erőt! Húzás közben, amikor a sebesség állandó, olvassa le a súrlódási erőt! A nyomóerőt a testek súlyának méréséből is meghatározhatja. 4.) A rugóra függesztett test rezgésének vizsgálata A szükséges eszközök: állvány, dió, a dióba befogható, az egyik végén "peremezett" fém- vagy farúd, tükörskála (befőttes gumival az állványhoz rögzítve) a parallaxis hiba kiküszöbölésére, mutatóval ellátott rugó, esetleg gumiszál, szigetelő szalag a mutató készítéséhez, olló, egyenlő tömegű (10-50 g) a rugóra felakasztható testek, ismeretlen súlyú testek az erőmérő ellenőrzéséhez, rugós erőmérő az ellenőrzéshez. Igazolja a harmonikus rezgőmozgás rezgésidejét meghatározó összefüggést méréssel! A rugóra függesztett testet óvatosan, függőleges egyenes mentén, kis amplitúdójú rezgésbe hozva, stopperórával mérje meg több rezgés idejét, majd csökkentve a rugón függő test tömegét, ismét végezze el a mérést! A táblázatba felvett adatokból határozza meg a rezgésidőt és a rugóállandót! (Célszerű a mérést úgy végezni, hogy a rugóra akasztott test tömege kezdetben legyen a legnagyobb.) 5.)A lejtőn lévő testre ható erők vizsgálata A szükséges eszközök: kb cm hosszú, egyik végén két helyen átfúrt deszkalap, a furaton átvezetett, zsinegből készült akasztóval, Bunsen-állvány és dió (állítható lejtő), 1 db erőmérő (3N-os), kb. 250 g tömegű henger (esetleg hasáb) alakú test, a hossztengelyében két szeg vagy csap, melyre könnyen mozgó, drótból hajtott akasztó tehető, drótból hajtott akasztó horog (közepénél tompaszögbe hajtott S kampó), kb cm hosszú zsineg, mindkét végén hurokkal, 2 db S kampó, derékszögű vonalzó, szögmérő, vagy függőónos szögmérő Egy derékszögű vonalzót a lejtőre állítva, a vonalzó mellett, a lejtőre merőlegesen a testet a zsinegnél fogva elemeljük a lejtőről. Amikor a zsineg a lejtő lapjára éppen merőlegesen áll, leolvassuk a lejtő lapjával párhuzamos erő nagyságát és a lejtő hajlásszögét. 4

5 A zsineget és az erőmérőt felcserélve az előzővel egyező beállítást létrehozva, megmérjük a lejtőn lévő testre ható nyomóerőt is. A lejtő különböző hajlásszögeit beállítva, erőmérővel megmérhető a lejtőn lévő testre ható nyomóerő és a lejtő lapjával párhuzamos erő. A lejtő néhány különböző hajlásszögét beállítva, mérje meg erőmérővel a lejtőn nyugvó testre ható nyomóerőt és a testet egyensúlyban tartó, a lejtő lapjával párhuzamos erőt! 5

6 2./2. HŐTANI KÍSÉRLETEK - 1.) A szilárd anyag fajlagos hőkapacitásának (fajhőjének) meghatározása A szükséges eszközök: termosz (kaloriméter), kétfuratú termosz-dugó, keverő, hőmérő, 3db közepes főzőpohár, hideg és meleg víz, törlőruha, fémforgács, (sörét, apró csavarok, alátétek) vagy műanyag granulátum, vegyszerkanál, hőmérő a szobahőmérséklet mérésére, törlőruha. A tömeg mérésének lehetőségei: a.) levélmérleg b.) digitális mérleg c.) előre kimért mennyiségek A kísérletet ismert mennyiségű meleg víz termoszba öntésével kezdjük. A kaloriméter felmelegedése után leolvassuk a víz hőmérsékletét, majd a lemért tömegű, szobahőmérsékletű, száraz, szilárd anyagot tesszük óvatosan a kaloriméterbe. Kevergetés közben a hőmérséklet kiegyenlítődik. Leolvassuk a közös hőmérsékletet. Először az ismert tömegű meleg vizet töltse a kaloriméterbe, és olvassa le a kiegyenlítődési hőmérsékletet! Majd ismert tömegű szilárd anyagot tegyen a kaloriméterbe, és a kiegyenlítődés után olvassa le a beálló közös hőmérsékletet! A víz fajlagos hőkapacitásának (fajhőjének) és a kaloriméter (termosz) hőkapacitásának ismeretében határozza meg az adott szilárd anyag fajhőjét (fajlagos hőkapacitását)! 2) A kaloriméter hőkapacitásának meghatározása A szükséges eszközök: termosz (kaloriméter), kétfuratú termosz-dugó, keverő, hőmérők, 3 db közepes főzőpohár, hideg és meleg víz, törlőruha. A tömeg mérésének lehetőségei: a.) levélmérleg b.) digitális mérleg c.) előre kimért mennyiségek d.) esetleg mérőhenger. A kaloriméterbe (termoszba) öntött ismert tömegű meleg vízhez a hőmérsékleti egyensúly beállta után ismert tömegű hideg vizet töltünk. Kevergetés után leolvassuk az új egyensúlyi hőmérsékletet. Először az ismert tömegű meleg vizet töltse a kaloriméterbe, és olvassa le a kiegyenlítődési hőmérsékletet! Majd ismert tömegű hideg vizet töltsön a kaloriméterbe, és a kiegyenlítődés után olvassa le a beálló közös hőmérsékletet! 3)A hőtágulás a.) Bimetall lemez viselkedésének bemutatása A szükséges eszközök: kb. 25 cm hosszú, 2 cm széles, 1-2 mm vastag, összeszegecselt pl. vas- és alumíniumlemez, borszeszégő, fogó, gyufa. Az ikerfémet borszeszégő lángjába tartjuk. b.) Hőtágulás bemutatása a Gravesande-féle karikával A szükséges eszközök: taneszközgyártó által készített eszköz, borszeszégő, gyufa. 6

7 Az eszközzel bemutathatjuk és értelmezhetjük a vonalas, a felületi és a térfogati hőtágulás jelenségét, a golyó térfogati tágulását, üregek és lyukak tágulását. c.) Gázok hőtágulásának bemutatása egyszerűen A szükséges eszközök: kb. 500 cm 3 térfogatú keskeny szájú lombik, egyfuratú dugó mindkét végén nyitott üvegcsővel, nagyobb főzőpohár vízzel, borszeszégő. A lombikot - szájával lefelé - vizet tartalmazó üvegedénybe fordítjuk. A lombikot kissé megmelegítjük. Azt tapasztalhatjuk, hogy eleinte lassan, majd gyorsabban légbuborékok szállnak fel a vízben. A melegítést abbahagyva, víz nyomul fel a lombikba. d.) Folyadék hőtágulásának bemutatása A szükséges eszközök: kb. 1 literes talpas lombik, egyfuratú gumidugó, keskeny, kb. 40 cm hosszú üvegcső, melegvizes fazék. amelybe a talpas lombik beleállítható, víz, fluoreszcein vagy vízfesték, esetleg káliumpermanganát, zsineg vagy befőttes gumi, esetleg bothőmérő. Az üvegcsövön megjelöljük a meniszkuszt (zsineget vagy befőttes gumi szálat kötünk rá). Ezután a lombikot a melegvizes fazékba állítjuk. A melegítést a kezünk melegével is végezhetjük úgy, hogy a lombikot egy ideig tenyerünkkel betakarjuk. A kis hőmérsékletváltozás hatására a viszonylag nagy térfogatú folyadék számottevő térfogatváltozást mutat. a) Bimetall lemez viselkedésének bemutatása: az ikerfémet borszeszégő lángjába tartva, mutassa be a fémek anyagi minőségtől függő hőtágulását! b) A Gravesande-féle karikával mutassa be a vonalas, a felületi és a térfogati hőtágulás jelenségét, üregek és lyukak tágulását! c) Mutassa be a gázok hőtágulását! A lombikot - szájával lefelé - állítsa vizet tartalmazó üvegedénybe! A lombikot kissé melegítse, és vizsgálja meg, mi történik a vízzel és a levegővel egyrészt a melegítés során, majd a melegítést abbahagyva! d) Folyadék hőtágulásának bemutatása: állítsa a lombikot a melegvizes fazékba, és vizsgálja a lombikban levő vízszint változását! 7

8 4) A légnyomás mérése Melde-csővel A szükséges eszközök: Melde-cső, keskeny modellező léc, mm-papír, ragasztó, Bunsen állvány és dió, lombikfogó, üveghenger, tálca, függőónos vagy papír szögmérő, szigetelőszalag, befőttes gumi. A Melde-cső cm hosszú, 2-3-mm belső átmérőjű üvegcső, amelyben néhány centiméter hosszúságú higanyoszlop által bezárt levegő van. A csőben lévő higanyoszlop nyomását a p = ρ g h sin α összefüggésből határozhatjuk meg, ahol h a Hg-oszlop hossza, ρ a Hg sűrűsége, α pedig a csőnek a vízszintessel bezárt szöge. (Felhasználható a következő is: 1 mm magas Hg-oszlop nyomása 136 N/m 2 ) A légnyomásmérés elvi alapját a csőben lévő gáz állapotváltozására vonatkozó Boyle-Mariotte - törvény adja. A csövet elforgatva a gáz állapota változik. α α Mérje meg a Melde-csőben lévő levegőoszlop hosszát a cső több különböző helyzetében! A csövet lassan, óvatosan elforgatva biztosítható, hogy a benne lévő gáz mennyisége, valamint a hőmérséklet változatlan marad. Az 1 mm magas higanyoszlop nyomása 136 Pa. 8

9 2./3.ELEKTROMOSSÁGTANI KÍSÉRLETEK 1.) A potenciálesés vizsgálata homogén, állandó keresztmetszetű vezetőn A szükséges eszközök: kb. 1,05 m hosszú, nem szigetelt (csupasz) ellenálláshuzal, legalább 1,1 m hosszú, kb. 10 cm széles vékony deszkalap, mm papír vagy mm beosztású mérőszalag, ragasztó, csavarhúzó, esetleg csavarok, esetleg keskeny és vékony fémlemez bilincs készítéséhez, 2 db banánhüvely, 4 db röpzsinór, banándugóra húzható csúszó érintkező, laposelem, elemtartó banánhüvelyekkel ellátva, kétállású kapcsoló, feszültségmérő Az áramforrásból, az ellenálláshuzalból és a kapcsolóból áramkört állítunk össze. A feszültségmérő egyik kivezetését (a röpzsinór szabad végét) a huzal egyik végén lévő banándugóhoz kapcsoljuk. A feszültségmérő másik kapcsáról kivezető röpzsinórra csúszkát erősítünk. A vezetőn a csúszkával haladva kb. 10 cm-enként növelve a vizsgált szakasz hosszúságát, a végpontok között megmérjük a feszültséget. U A mérés feszültség- és hosszúságmérésből áll. A vezetőn a csúszkával végighaladva, kb. 10 cm-enként növelve a vizsgált szakasz hosszúságát, a végpontok között mérje meg a feszültséget! 2.) Az ellenállások soros kapcsolásának vizsgálata A szükséges eszközök: 2-3 db ellenállás vagy Holtz-állványokba fogható ellenálláshuzalok, laposelem tartóval, feszültségmérő, árammérő, röpzsinórok, krokodilcsipeszek, kétállású kapcsoló (Morsekapcsoló) Sorba kapcsolt ellenállásokból áramkört állítunk össze. A feszültségmérővel megmérjük az egyes ellenállások kapcsain a feszültségeket, majd megmérjük a sorba kapcsolt ellenállás - rendszer kapcsain az együttes feszültséget, és megvizsgáljuk az ellenállásokon folyó áram erősségét is. u u 1 u 2 u 3 r r r u k Sorba kapcsolt ellenállásokból összeállított áramkörben mérje meg feszültségmérővel az egyes ellenállások kapcsain a feszültségeket, majd mérje meg a teljes rendszer kapcsain az együttes feszültséget (az áramforrás kapocsfeszültségét) 9

10 3.) Az áramforrás belső ellenállásának meghatározása méréssel A szükséges eszközök: laposelem, kb. 15 cm 10 cm 5 cm méretű karton- vagy műanyagdoboz, 2 db banánhüvely, feszültségmérő, árammérő, legalább 3 db eltérő értékű, 100 Ω nagyságrendű ellenállás, kétállású kapcsoló, röpzsinórok, krokodilcsipesz, esetleg tolóellenállás. A méréshez igen nagy belső ellenállású feszültségmérőt és elhanyagolható belső ellenállású árammérőt használunk, hogy ezek ellenállását a számításkor ne kelljen tekintetbe venni. Célszerűen alkalmazhatók a taneszközgyártó által készített demonstrációs műszerek. A kísérlethez lehetőleg új laposelemet használjunk. Megjegyzés: a méréshez a használt külső ellenállás nagyságát nem kell ismerni. Elegendő, ha a várható belső ellenállás értékével csupán összemérhető nagyságú. A kísérleti összeállításban külső ellenállásként tolóellenállást használva, a mérést igényesebben végezhetjük el, ha felvesszük a kapocsfeszültség-áramerősség diagramot. Ügyelni kell arra, hogy a terhelő ellenállás változtatásának intervallumait jól válasszuk meg. A mérés során ügyeljünk arra, hogy az áramforrás mindig csak rövid ideig legyen bekapcsolva, ezáltal biztosítható, hogy a telep belső ellenállása gyakorlatilag állandó. Különböző ellenállás - értékek mellett mérje meg az összetartozó kapocsfeszültséget és áramerősséget! A mérés közben ügyeljen arra, hogy az áramforrás mindig csak rövid ideig legyen bekapcsolva, így biztosítható, hogy a telep belső ellenállása gyakorlatilag állandó. 4.) Az elektromágneses indukció a.)az áram mágneses hatása, Oersted-kísérlet A szükséges eszközök: 2 db, taneszközgyártó által készített Holtz-állvány, kétállású kapcsoló, 4 db röpzsinór, akkumulátor vagy laposelem, taneszközgyártó által készített mágneses iránytű (dipólus) talpon. Az egyik röpzsinór két végét egy-egy Holtz-állványba fogjuk, és ebből, valamint a kapcsolóból és az áramforrásból áramkört állítunk össze. A kifeszített röpzsinórt É-D irányba állítjuk. A magasságot úgy állítjuk be, hogy a kifeszített vezeték alatt elférjen az iránytű. É 10

11 b.) Áramvezető mágneses mezőben (a Lorentz-erő) A szükséges eszközök: patkómágnes, laposelem tartóval vagy akkumulátor, 3 db röpzsinór, kétállású kapcsoló, hajlítható szigetelt drót, fa vagy műanyag talp 2 db banánhüvellyel, Bunsen - állvány dióval és lombikfogóval. A drótból, a kapcsolóból és az áramforrásból áramkört állítunk össze. A meghajlított drót vízszintes szakaszát patkómágnes homogén mezejébe lógatjuk. c.) Az elektromágnes A szükséges eszközök: taneszközgyártó által készített menetes vasmagos tekercs, kétállású kapcsoló, acélgolyó, vasdarab, akkumulátor vagy laposelem, elemtartó, 3 db röpzsinór. A vasmag nélküli tekercsből, a kapcsolóból és az áramforrásból áramkört állítunk össze. Az acélgolyót a tekercs közelébe tartjuk, majd a tekercsbe helyezzük, és vizsgáljuk a mágneses erőhatást. d. ) A Lenz-törvény igazolása A szükséges eszközök: taneszközgyártó által készített eszköz, mágnesrúd. Az eszköz tűtengelyen forgatható két fémgyűrű. Az egyik fémesen folytonos, a másik meg van szakítva. A megszakított fémgyűrűben és a folytonos fémgyűrűben mágnes közelítésének hatására keletkező indukált áramot vizsgáljuk. 11

12 e) Lenz-karika A szükséges eszközök: Bunsen - állvány dióval és lombikfogóval, legalább 5 cm belső átmérőjű, könnyű (pl. alumíniumból készült) fémkarika, mágnesrúd, cérna. A karikát a cérnaszállal az állványhoz erősített lombikfogóra akasztjuk. A karika ingaként függ. A mágnesrudat (határozott mozdulattal) a karika belsejéhez közelítjük, majd némi várakozás után távolítjuk. a) Az összeállított áramkörben mutassa be, hogy az áramnak mágneses hatása van! b) Drótból, kapcsolóból és áramforrásból összeállított áramkörben vizsgálja meg, hogyan viselkedik a patkómágnes mágneses terében az áramjárta egyenes vezető! c) Vasmag nélküli tekercsből, kapcsolóból és áramforrásból összeállított áramkörrel vizsgálja meg a tekercs közelébe tett acélgolyóra ható erőt! Ismételje meg a kísérletet vasmagos tekerccsel is! d) Mutassa be a mellékelt eszközzel a Lenz törvényt! 5) A domború lencse képalkotása és fókusztávolságának meghatározása A szükséges eszközök: nagyobb átmérőjű domború lencse, óraüvegre rögzített gyertya, gyufa vagy izzólámpa, optikai pad vagy 2 db állvány dióval és fogóval, ernyő, mérőszalag. A domború lencse elé a kétszeres fókusztávolságon kívül elhelyezett gyertyáról a fókusz és a kétszeres fókusz között figyelhetünk meg képet. A tárgyat közelítjük a lencséhez. Az ernyő helyének változtatásával megkeressük az éles képet. T L E Az optikai padon a tárgyat nagy távolságból közelítve a lencséhez, az ernyő helyének változtatásával keresse meg az éles képet több helyzetben! 12

13 2./4. ATOMFIZIKA TÉMAKÖRÉRE VEZETŐ KÍSÉRLETEK 1) A hang sebességének mérése állóhullámokkal A szükséges eszközök: legalább 500 cm 3 -es mérőhenger, mindkét végén nyitott, a hengerbe illeszthető üvegcső, ismert rezgésszámú hangvillák, kalapács, víz, szigetelő szalagcsík vagy filctoll, mérőszalag, Bunsen-állvány, dió, fogó. A vízben tartott nyitott üveghenger felett megszólaltatott hangvilla hangja a henger függőleges irányban történő mozgatásakor bizonyos állásnál erősebb. Megmérjük, milyen hosszú ekkor a henger vízből kiálló része (a levegőoszlop hossza). Vízzel töltött magas edénybe mindkét végén nyitott, szélesebb üveg csövet engedjen! A cső mozgatása közben meghatározható magasságnál erősebb hangot hall. Mérje meg a rezonáló levegőoszlop hosszát több különböző frekvenciájú hangvilla felhasználásával! 2.) A csúszási és a tapadási súrlódási együttható meghatározása állítható hajlásszögű lejtőn A szükséges eszközök: cm hosszú deszkalap, egyik végén egymás mellett fúrt lyukon átfűzött zsinegből kötött akasztóval, Bunsen-állvány, dió, (állítható hajlásszögű lejtő), kisebb fém-, fa-, műanyag stb. hasáb alakú testek, függőónos szögmérő, ragasztószalag (szigetelőszalag) a szögmérőhöz, olló, metronóm. A testet a lejtőre helyezve, megkeressük azt a szöget, amelynél azt tapasztaljuk, hogy a kissé meglökött test állandó sebességgel csúszik le a lejtőn, illetve azt a szöget, amelynél a lejtőre helyezett test éppen elindul. Határozza meg a rendelkezésre álló testek csúszási és tapadási súrlódási együtthatóját az adott felületre vonatkozóan! 13

14 3) Az ellenállás mérése az Ohm-törvény alapján A szükséges eszközök: ismeretlen ellenállás, 2 vagy 3 db laposelem, elemtartó, kétállású kapcsoló, 8 db röpzsinór, a vizsgálandó ellenálláshoz képest elhanyagolható belső ellenállású árammérő, valamint igen nagy belső ellenállású voltmérő, 2 db krokodilcsipesz. Az áramforrásból, a kapcsolóból, az ismeretlen ellenállásból áramkört állítunk össze, és megmérjük az ismeretlen ellenálláson eső feszültséget, valamint az ellenálláson folyó áram erősségét. Feladata egy ellenállás értékének meghatározása. Készítse el a méréshez szükséges kapcsolási rajzot, majd állítsa össze a kapcsolást! Mérje meg az ellenálláson átfolyó áramerősséget és a rajta eső feszültséget több esetben! 4) A fényelhajlás optikai rácson, fény hullámhosszának meghatározása A szükséges eszközök: izzólámpa (egyenesszálú), rés, mm-beosztású mérőléc vagy mérőszalag, ismert rácsállandójú optikai rács, színszűrő, optikai pad, vagy lézer, (elegendő az előadásokon használt fénymutató lézer), ernyő. Az első elrendezés esetén a rács-skála távolságot és az első maximum helyének az origótól mért távolságát határozzuk meg. A második elrendezés esetén a rács-ernyő távolságot és az első maximum helyét mérjük. Határozza meg a fény hullámhosszát ismert rácsállandójú optikai rács segítségével! Kétféle mérési elrendezéssel találkozhat. a) Ha a fényforrás izzólámpa, akkor a rácson átnézve keresheti meg az első maximum helyét. Mérje meg a skála-rács távolságot és az első maximum távolságát a középső világos helytől! A mérést különböző skála-rács távolsággal ismételje meg! b.) Ha a fényforrás lézer, akkor ernyőn figyelheti meg az elhajlást. Itt a rács-ernyő távolságot tudja változtatni. Ne nézzen a fényforrásba! 14

15 GRAVITÁCIÓ, CSILLAGÁSZAT témakörére vezető kísérletek 1) A üveg törésmutatójának mérése Hartl - korong segítségével A szükséges eszközök: Hartl-korong, üveg félkorong, Reuter lámpa (vagy ennek megfelelő fényforrás), vagy lézer, áramforrás a lámpához, A4-es papírlap, mm-beosztású vonalzó, körző, ceruza, radír. Ha a korongon van fokbeosztás: a) A Hartl-korongra rögzítjük az üveg félkorongot úgy, hogy a 0 -nál beeső fénysugár a fél-korong középpontján haladjon át, és a félkorongból irányváltozás nélkül lépjen ki. Fokozatosan elforgatva a Hartl-korongot, a kerületén lévő szögbeosztás segítségével leolvashatjuk a beesési és a törési szögeket. Ha a korongon nincs fokbeosztás: b) A papírra a félkoronghoz képest nagyobb sugarú kört rajzolunk, meghúzzuk az ábra szerinti - egymásra merőleges két átmérőt. A korongra helyezzük a papírlapot úgy, hogy a beeső fénysugár az egyik meghúzott átmérő vonalában haladjon, majd az üveg fél-korongot is rögzítjük úgy, hogy középpontja a papíron lévő kör középpontjába essen. Úgy állítjuk be, hogy a középpontba beeső fénysugár változatlan irányban haladjon tovább. A Hartl-korongot fokozatosan elforgatva bejelöljük a kör kerületén a beeső és a megtört fénysugár haladási irányának a helyét. A Hartl - korongra rögzítse az üveg félkorongot úgy, hogy a 0 -nál beeső fénysugár a félkorong középpontján haladjon át, és a félkorongból irányváltozás nélkül lépjen ki. Fokozatosan elforgatva a Hartl - korongot, a kerületén lévő szögbeosztás segítségével néhány helyzetben olvassa le a beesési és a törési szögeket. 15

16 2) A nehézségi gyorsulás értékének meghatározása fonálingával A szükséges eszközök: kb. 3 cm hosszú és 1 cm átmérőjű hengerre csavart kb. 1,5 m hosszú, könnyű fonál, a fonálon függő kis fémtest (esetleg ingatest), vagy ingatartóba fogott fonálinga, vagy lombikfogóba befogható, kis hengerre csavart zsinegen függő ingatest, Bunsen-állvány és dió, lombikfogó, mérőszalag, stopperóra, egyenes vonalzó. A fonálingát Bunsen-állványra erősítve kis kitérésű lengésbe hozzuk. Több mérést úgy végezhetünk, hogy változtatunk a fonál hosszán (legalább cm-t). Megmérjük az inga hosszát, és több lengés együttes idejének méréséből meghatározzuk a lengésidőt. A Bunsen-állványra erősített fonálingát kis kitérésű (α<5 ) lengésbe hozzuk. A Bunsen-állványt az asztal szélén úgy helyezzük el, hogy a méréskor a fonál teljes hosszát ki tudjuk használni. Az ingát az egyenes vonalzó segítségével hozzuk lengésbe. Több lengés együttes idejének méréséből határozza meg a lengésidőt különböző hosszúságok esetén! A fonálhosszak között legalább 10 cm különbség legyen! 16