A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet FIZIKA. 7. évfolyam. Wernerné Pőheim Judit

Átírás

1 A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban Munkafüzet FIZIKA 7. évfolyam Wernerné Pőheim Judit TÁMOP /

2 TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés... 3 A laboratórium munka és balesetvédelmi szabályzata A termikus kölcsönhatás Az erő mérése Egyenes vonalú egyenletes mozgás Egyenletesen változó mozgás Szabadesés Sűrűség Súrlódás Egyszerű gépek - emelők Folyadékok tulajdonságai Szilárd testek nyomása Nyomás folyadékokban Légnyomás Arkhimédész törvénye Úszás, lebegés, merülés Belső energia, hőmennyiség Olvadás Párolgás Forrás, lecsapódás Hőtágulás Hőterjedés Fogalomtár Források... 99

3 BEVEZETÉS A fizikának többnek kell lennie képletek halmazánál, amelyek megjósolják, mit fogunk megfigyelni egy adott kísérletben - arról kell beszámolnia, milyen a világ valójában. /Lee Smolin/ Kedves Diákok! A fizika a kísérletezéssel lesz teljes. Ezek segítségével, sokkal megjegyezhetőbb, kézen foghatóbb lesz a tantárgy. Saját tapasztalataitok alapján bővíthetitek tudásotokat, részt vehettek számotokra eddig ismeretlen kísérletek elvégzésében. Fontos, hogy a lehető legtöbb alkalommal kísérletezzetek. Jó munkát kívánok. Remélem tetszeni fognak a kísérletek, és még jobban megkedvelitek a fizikát. A szerző 3

4 A LABORATÓRIUM MUNKA ÉS BALESETVÉDELMI SZABÁLYZATA 1. A laboratóriumban a tanuló csak tanári felügyelet mellett tartózkodhat és dolgozhat. Annak területére csak engedéllyel léphet be és azt csak engedéllyel hagyhatja el. 2. A kabátokat, táskákat és egyéb felszerelési tárgyakat a ruhatári részben (az előtérben) kell elhelyezni, a laboratóriumba csak a munkához szükséges eszközöket szabad bevinni. 3. A laboratóriumi munka során köpeny használata kötelező! Szükség esetén, ha a gyakorlat előírja, védőszemüveget és védőkesztyűt kell viselni. 4. A kísérletek megvalósítása előtt győződjünk meg róla, hogy az alkalmazott eszközök, demonstrációs anyagok nem sérültek, rongálódtake. Hiba esetén értesítsük a laboratórium személyzetét. 5. A kísérleti eszközöket, anyagokat, csak és kizárólag rendeltetésszerűen, kellő körültekintéssel használjuk! 6. A kísérlet megkezdése előtt, a foglalkozást vezető tanár, ismerteti a végrehajtandó feladatot, és a végrehajtás főbb mozzanatait. Továbbá külön felhívja a tanulók figyelmét az esetleges veszélyforrásokra! 7. A balesetek és az anyagi kár megelőzése érdekében a kísérleteket gondosan, a leírtaknak megfelelően hajtsuk végre. 8. Munkánk során a laboratóriumban tartózkodók testi épségét, illetve azok munkájának sikerét ne veszélyeztessük! A kísérleti munka elengedhetetlen feltétele a rend és fegyelem. 9. A sérülések, balesetek elkerülése érdekében a foglalkozást vezető tanár folyamatosan nyomon követi a kísérletek előkészítését és végrehajtásának menetét. Bármilyen gond, probléma esetén, azonnal jelezzünk neki! 10. Az érdemi munka befejeztével gondoskodjuk róla, hogy az eszközöket a kiindulási állapotnak megfelelően tisztán és rendben hagyjuk hátra. A szabálytalanul tárolt eszközök balesetet okozhatnak, illetve károsodhatnak. 11. A laboratóriumból történő távozást megelőzően győződjünk meg róla, hogy a helyiségben tűz-, balesetveszélyes helyzetet nem hagyunk hátra. A laboratórium működési rendjének megfelelően hajtsuk végre az áramtalanítást. 12. Baleset esetén a lehető leggyorsabban mérjük fel a sérülés, illetve sérülések mértékét, kezdjük meg a sérültek ellátását. Amennyiben úgy ítéljük meg, kérjük az iskola egészségügyi személyzetének segítségét, 4

5 vagy ha a helyzet megkívánja, haladéktalanul hívjunk mentőt. Egyértelmű utasításokkal szabjunk feladatot a tanulók tevékenységét illetően, elkerülve ezzel a további balesetek bekövetkezését, illetve az esetleges anyagi károk gyarapodását. 13. A fizikai kísérletek leggyakoribb veszélyforrása az elektromos áram. Baleset esetén meg kell bizonyosodni arról, hogy a sérült nincs már feszültség alatt. A baleset helyén elsődleges feladat a kapcsolótáblán lévő főkapcsoló lekapcsolása! 14. Az elektromos balesetek elkerülhetők, ha betartjuk és betartatjuk az érintésvédelmi szabályokat! A hallgatói áramkörök minden esetben feszültségmentes állapotban kerüljenek összeállításra, azt követően csak ellenőrzés után, és engedéllyel kössék rá a tápfeszültséget. Üzemzavar esetén kérjük a labor dolgozóinak segítségét. 15. Tűz esetén, vagy tűzveszélyes helyzetben, azonnal értesítsük a labor személyzetét! Határozottan utasítsuk a tanulókat a labor elhagyására! A laboratóriumban elhelyezett tűzoltó készülékeket csak akkor kezdjük el használni, ha jártasnak érezzük magunkat a készülék működtetésében. Tűzoltó készülékkel embert oltani nem szabad! A laboratóriumi fizika eszközökön és berendezéseken található jelzések, ábrák jelentései: Vigyázz! Forró felület! Vigyázz! Alacsony hőmérséklet! Vigyázz! Tűzveszély! Vigyázz! Mérgező anyag! Vigyázz! Radioaktív sugárzás! Vigyázz! Áramütés veszélye! Vigyázz! Lézersugár! 5

6 Bevezetés/Ismétlés A TERMIKUS KÖLCSÖNHATÁS 1. Mivel mérhetünk hőmérsékletet? 2. Milyen mértékegységei lehetnek a hőmérsékletnek? 3. Hogyan változik a test hőmérséklete, ha melegítjük, és hogyan változik, ha hűtjük? 4. Mikor érzünk egy testet melegnek a kezünkkel? 5. Miért szükséges hőmérő használata, ha nekünk is van hőérzetünk? 6. Mire kell ügyelnünk hőmérséklet mérésekor? 6

7 1. kísérlet Hőmérséklet mérése 1 db 100 ml-es főzőpohár 1 db hőmérő meleg víz stopper 1. ábra Tölts a pohárba 100 ml meleg vizet. Helyezd bele a hőmérőt. Olvasd le a víz hőmérsékletét! A mért értéket írd be a táblázatba a kezdeti hőmérséklethez (0. perc)! Indítsd el a stopperórát, fél percenként olvasd le a víz hőmérsékletét, és az így mért hőmérsékleti értékeket is írd be a táblázat megfelelő helyére! IDŐ (min) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 HŐMÉRSÉKLET A mérés közben a hőmérő segítségével időnként keverd meg a vizet! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mit tapasztaltál a mérés során? 2. Miért változott meg a víz hőmérséklete? 7

8 2. kísérlet Termikus kölcsönhatás 1 db 100 ml-es főzőpohár 1 db 250 ml-es főzőpohár 2 db hőmérő, hideg víz, meleg víz stopper, törlőkendő Tölts 100 ml meleg vizet a kisebb pohárba és mérd meg a hőmérsékletét. A nagyobb pohárba tölts 10 ml hideg vizet és mérd meg ennek is a hőmérsékletét. A mért adatokat írd be a táblázat első oszlopába. A kezdő mérés után a meleg vízzel telt poharat helyezd bele a hideg vizes pohárba (a hőmérőket hagyd benne a poharakban), és fél percenként olvasd le a hőmérőkről a folyadékok hőmérsékletét, majd a mért értékeket írd be a táblázatba! Mérési jegyzőkönyv: 2. ábra Idő (perc) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 hideg víz hőmérséklete meleg víz hőmérséklete 1. Mit tapasztalsz, hogyan változott a két folyadék hőmérséklete? 2. Meddig tartott ez a változás? 8

9 Ábrázold a kísérlet során mért adatokat koordináta-rendszerben! (a hideg víz grafikonja kék, a melegé piros legyen!) Feladatok: 1. Mi a termikus kölcsönhatás? 2. Mi a feltétele, hogy létrejöjjön két test között termikus kölcsönhatás? 3. Mondj példákat a környezetedből termikus kölcsönhatásra! 4. Miért kell 5-10 percig mérni a lázmérővel a testünk hőmérsékletét? 5. Milyen hőmérsékletű testet tud melegíteni egy 50 o C-os vasdarab? 6. Milyen hőmérsékletű test tudja melegíteni egy 50 o C-os vasdarabot? 9

10 AZ ERŐ MÉRÉSE Bevezetés/Ismétlés 1. Mi az erő? 2. Mit nevezünk vektormennyiségnek? 3. Hogyan jelöljük rajzban az erőt? 4. Milyen fajta erőket ismersz? 5. Mi az erő jele, mértékegysége? 6. Mivel mérhetünk tömeget? 7. Milyen mértékegységeit ismered a tömegnek? 10

11 1. kísérlet Rugó megnyúlása csavarrugó kampós nehezék 5 db skálával ellátott állvány 3. ábra A skálával ellátott állvány tetejére akaszd fel a rugót, és jegyezd le, hogy milyen hosszú terhelés nélkül. Ezután egyenként akaszd rá a nehezékeket a rugó szabadon hagyott végére és minden esetben olvasd le a rugó hosszát és írd be a táblázatba! terhelés nélkül 1 nehezék 2 nehezék 3 nehezék 4 nehezék 5 nehezék hossz (cm) Mit állapíthatsz meg a rugó megnyúlásáról? Vedd le a nehezéket a rugóról és olvasd le most így a rugó hosszát! Mekkora így a rugó hossza? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! Milyen tulajdonságai miatt alkalmas a rugó erő mérésére? 11

12 Az erő mérésére alkalmas eszköz: rugós erőmérő 2. kísérlet Összefüggés a testek tömege és súlya között rugós erőmérő kampós nehezék 5 db mérleg Rugós erőmérőre akassz egy nehezéket! Milyen erő okozza a rugó megnyúlását? Rajzold be az ábrába és nevezd meg! 5. ábra 4. ábra A test által a rugóra kifejtett erő a súlyerő. 6. ábra Nézzük meg, hogy milyen összefüggés van a testek tömege és a test által kifejtett súlyerő között! Akassz a rugós erőmérőre egy nehezéket, majd olvasd le a műszer által mutatott értéket és írd be a táblázatba! Ezután mérd meg a nehezék tömegét és ez az érték is kerüljön be a táblázatba! 1 nehezék 2 nehezék 3 nehezék 4 nehezék 5 nehezék súly tömeg Végezd el ugyanezeket a méréseket 2, 3, 4 illetve 5 nehezék esetén! 12

13 Milyen összefüggést veszel észre a testek tömege és súlya között? Ezen összefüggés segítségével töltsd ki a táblázatot! súly 9,3 N 250 N tömeg 100 g 40 kg 15 dkg Feladatok: 1. Mennyi a súlya 150 cm 3, 10 cm 3, 3 dm 3, 1 liter víznek? (Az egyszerűség érdekében számolj úgy, mintha 100 cm 3 víz súlya volna 1 N.) 2. Egy nehezék hatására a rugó 3 cm-rel nyúlt meg. Hány ilyen nehezéket akasztottunk a rugóra, ha a 9 cm-rel nyúlt meg? 3. A rugó 1 N nagyságú erőhatásra 1,5 cm-rel lett hosszabb. Mekkora az erő, ha a rugó megnyúlása 4,5 cm? 4. Mennyi a térfogata 10 N súlyú víznek? 13

14 EGYENES VONALÚ EGYENLETES MOZGÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Mikor mondjuk azt, hogy megváltozott egy test mozgásállapota? 2. Mi mondható el a test mozgásáról, ha nem változik meg a mozgásállapota? 3. Két futó versenyez 100 m-es távon Az egyik 1,5 perc alatt, a másik 1,3 perc alatt teszi meg a távot. Melyiknek nagyobb a sebessége? 4. Gyerekeket az iskolában a 12 perces futáson mérik. Péter ez idő alatt 2 km-t, Marci pedig 1800 m-t tesz meg. Melyiküknek nagyobb a sebessége? 1. kísérlet Mikola-cső Mikola-cső, Stopperóra Kréta, Szivacs Állvány Szögmérő 7. ábra 14

15 A Mikola-cső egy 1 méter hosszú, egyik végén zárt, másik végén bedugaszolt, vízzel töltött üvegcső, melyben egy kis légbuborék van. A csőben a levegőbuborék mozoghat. Ez az eszköz Mikola Sándor magyar Fizikatanár nevéhez fűződik, aki először használta ezt az eszközt. A kísérlet során azt kell megfigyelni, hogy hogyan mozog a csőben a buborék. A szögmérő segítségével először 30 o -os dőlésszög esetén nézzétek meg a buborék mozgását. A stopperóra segítségével egyikőtök másodpercenként jelezzen, míg egy másik tanuló a csoportból jelölje be a buborék helyét a krétával a csőhöz rögzített farúdon a jelzések pillanatában. A jelölés után mérjétek le, hogy az egyes jelzések az első jeltől mekkora távolságra vannak, és a mért eredményeket írjátok be a táblázatba! 15 o -os hajlásszög esetén az út (cm) 1 sec alatt megtett út 1 sec 2 sec 3 sec 4 sec 5 sec Töröljétek le a jelöléseket, majd a mérést ismételjétek meg 30 o -os hajlásszög és 45 o -os hajlásszög esetében is! A mért eredményeket mindegyik esetben írjátok be a táblázat megfelelő helyére! 30 o -os hajlásszög esetén az út (cm) 1 sec alatt megtett út 1 sec 2 sec 3 sec 4 sec 5 sec 15

16 45o-os hajlásszög esetén az út (cm) 1 sec alatt megtett út 1 sec 2 sec 3 sec 4 sec 5 sec Figyeljetek arra, hogy az egyes esetekben mindig a buborék ugyanazon pontjának pillanatnyi helyét jelöljétek be! Kérdések, feladatok a kísérlethez: Mit állapíthatsz meg a buborék egyenlő idők alatt megtett útjáról? Melyik esetben mozgott leggyorsabban a buborék? Mit tudunk elmondani a test sebességéről mozgás közben? Mikor végez a test egyenletes mozgást? A táblázat alsó soraiban az egységnyi idő alatt megtett utakat számoltátok ki. Ez milyen adatot mutat az egyes mozgások esetében? Mekkora a buborék sebessége a különböző mozgásoknál? 16

17 Ábrázold út-idő grafikonon a 15 o -os és a 45 o -os lejtő esetén a buborék mozgását a táblázat adatai alapján! Mi állapítható meg a két grafikonról? Melyik mozgás grafikonja a meredekebb? Feladatok: 1. Mekkora annak a gyalogosnak a sebessége, aki 1,5 óra alatt 6 km utat tesz meg? 2. A hang a levegőben 1,5 perc alatt 30,6 km-t tesz meg. Mekkora a hang terjedési sebessége? 3. Egy repülőgép 300 km/h sebességgel haladva mekkora utat tesz meg 2,5 óra alatt? 4. A viharos szél sebessége 90km/h. Mekkora utat tesz meg a szél 4 perc alatt? 5. Mennyi idő alatt teszi meg a kerékpáros egyenletesen haladva a 15 km-es utat, ha sebessége 7,5 km/h? 6. A Föld Nap távolság km. Mennyi idő alatt ér a Nap fénye a Földre, ha a fény terjedési sebessége km/s? 17

18 EGYENLETESEN VÁLTOZÓ MOZGÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Mikor végez egy test egyenletes mozgást? 2. Mi a feltétele, hogy a test egyenes vonalú egyenletes mozgást végezzen? 3. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás közben mi mondható el a test sebességéről? 4. Hogyan számítható ki ekkor a test sebessége? 1. kísérlet Test mozgása lejtőn 1 méter hosszú lejtő, szögmérő golyó, stopperóra, mérőszalag Az 1 méter hosszú rúdból készíts egy 10 0 os hajlásszögű lejtőt. A lejtő aljától 20 cm távolságra helyezd el a golyót. A golyó elengedésével egyidejűleg indítsd el a stoppert és mérd meg, hogy mekkora idő alatt teszi meg a golyó a 20 cm-es utat! (Koppanás jelzi a lejtő alját) Írd be a táblázatba a mért adatot! 18

19 út (m) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 idő (sec) Végezd el ugyanezt a mérést 40 cm, 60 cm 80 cm illetve 100 cm-es utak esetén is! Kérdések, feladatok a kísérlethez: Mit tapasztalsz a kétszer, háromszor nagyobb utak megtételéhez szükséges időknél? A lejtőn leguruló test milyen mozgást végez? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! 2. kísérlet változó mozgás 1 méter hosszú lejtő, szögmérő, golyó stopperóra, mérőszalag, kréta A os hajlásszögű lejtő tetejéről indítsd el a golyót és ezzel egyidejűleg a stoppert is! Másodpercenként jelezz és a társad a kréta segítségével jelölje be a lejtőn az adott pillanatokban a golyó helyét! A kísérlet elvégzése után mérd le, hogy azonos idők alatt mekkora utakat tesz meg a golyó, és írd be táblázatba az adatokat! 19

20 idő (sec) út (m) 1. Mi állapítható meg az egyenlő idők alatt megtett utakról? 2. Ez alapján mi mondható el a mozgás során a test sebességéről? 3. kísérlet Változó mozgás sebessége vízszintes vályúban folytatódó 1 méter hosszú lejtő szögmérő, golyó, stopperóra, mérőszalag, kréta A golyót először olyan távolságra indítsd el, hogy az utat a lejtő aljáig 1 s alatt tegye meg! A golyó indításakor a stopper is indítsd el, és a 2. sec végén jelöld a vízszintes szakaszon a golyó helyét! A lejtő aljától, a vízszintes szakaszon milyen mozgást végez a test?. Mérd le a lejtő aljától a vízszintes szakaszon a golyó által megtett utat és számítsd ki a golyó sebességét! A következő méréseknél úgy határozd meg a golyó által a lejtőn megteendő utat, hogy 2 s, 3 s, 4 s alatt tegye meg az egyes esetekben (az előző kísérletek segítenek ennek meghatározásában) Mindegyik esetben külön-külön jelöld a vízszintes szakaszon 1 s alatt a golyó által megtett utat. A mért adatokból számítsd ki a golyó sebességeit! 20

21 Írd be minden esetben a táblázatba a mérés eredményét! út (m) idő (sec) sebesség (m/s) Az egyes esetekben a vízszintes szakaszon kiszámított sebességek egyenlők a test lejtő alján mérhető sebességével. Mi állapítható meg a golyó sebességéről? Milyen mozgást végez ez alapján a test? Mikor mondjuk az, hogy egy test egyenletesen változó mozgást végez? Feladatok: 1. Egy autó sebessége 5 s alatt nő 75 km/h-ra egy másiké 10 s alatt. Melyiknek nagyobb a gyorsulása? 2. Mekkora sebességgel ért a golyó a lejtő aljához, ha a lejtő vízszintessel folytatódik, és a golyó ezen a részen 3 s alatt 8,5 dm utat tesz meg? 3. A lejtőn leguruló görkorcsolyás sebessége egyenletesen másodpercenként 0,4 m/s-mal növekszik. A lejtő tetejéről való indulás után a lejtő aljára 15 s alatt ér. a) Milyen volt a görkorcsolyás mozgása a lejtőn? b) Mekkora sebességgel ért a lejtő aljára? 21

22 SZABADESÉS Bevezetés/Ismétlés 1. Mikor végez egy test egyenletesen változó mozgást? 2. Mi a feltétele, hogy a test egyenletesen változó mozgást végezzen? 1. kísérlet Szabadesés 2 db papírlap Az egyik papírlapot gyűrd galacsinná, a másik maradjon sima. Ugyanolyan magasságról ejtsd le őket. Mit figyelhetsz meg? Miért esnek különbözőképpen? 22

23 2. kísérlet szabadesés vasgolyó, fagolyó Ha a fa és a vasgolyót azonos magasságból leejtjük, melyik fog hamarabb a földre érni? Ellenőrizd kísérlettel a feltevésedet! Mit tapasztalsz a kísérlet során? Függ-e a test tömegétől (súlyától), hogy milyen gyorsan ér földet a test? 3. kísérlet szabadesés gyurmagolyó mérőszalag Ejtsd le a gyurmagolyót 30 cm illetve 100 cm magasról! Nézd meg, hogy a két esetben azonos lesz-e a gyurma alakváltozása a földet érés során! Mi lehet ennek az oka? 23

24 4. kísérlet szabadesés zsineg kb. 2 méteres mérőszalag 5 db csavaranya Kötözd a zsinegre egyenlő 40 cm-es távolságokra a csavaranyákat! Tartsd függőlegesen a zsinórt úgy, hogy a legalsó csavar épp a földön legyen! Engedd el a zsinórt és figyeld meg az egyes koppanások közötti időtartamon hosszát! Mit veszel észre? Mi mondható el a kétszer, háromszor nagyobb magasságból induló csavarok földet éréséhez szükséges időkről? Hogyan változik esés közben az eső test sebessége? 5. kísérlet szabadesés Zsineg kb. 2 méteres Mérőszalag 4 db csavaranya Kötözd a zsinegre a csavaranyákat a következő ábra szerint: 8. ábra Végezd el az előző kísérletet most ezzel a zsinórral és figyeld meg itt is a koppanások között eltelt időtartamokat! 24

25 Mit veszel most észre? Ezek alatt az idők alatt mekkora utakat tesznek meg a csavarok? Hogy lehetséges ez? Milyen erő hat esés közben a testekre? Mérésekkel megállapítható, hogy a test sebessége egyenlő idők alatt ugyanannyival növekszik. A szabadesés egyenletesen változó mozgás. Feladatok: 1. Egy test 4 s-ig esik szabadon. Mekkora sebességet ér el földet éréskor? 2. Egy szabadon eső test sebessége 50 m/s. Mekkora idő alatt érte el ezt a sebességet? 3. Mekkora sebességgel ér a Hold felszínére a leejtett papírlap, ha az azonos magasságból leejtett kődarab 15 m/s sebességgel ér le? 25

26 SŰRŰSÉG Bevezetés/Ismétlés 1. Mi a tömeg? 2. Mivel mérhető a tömeg? 3. Milyen mértékegységei lehetnek a tömegnek? 4. Hogyan tudjuk megállapítani a szilárd testek térfogatát? 5. Milyen mértékegységei vannak a térfogatnak? 6. Matematikai módszerekkel hogyan határozható meg a téglatest térfogata? 26

27 1. kísérlet Azonos anyagból készült testek sűrűsége alumíniumhasábok (10 cm 3, 20 cm 3, 30 cm 3 ) mérleg vonalzó 9. ábra Mérjük meg mindhárom alumíniumhasáb éleinek hosszát különkülön, majd a mért értékekből számítsd ki a hasábok térfogatát. A térfogat kiszámítása után mérd meg a hasábok tömegét egyenként. A számított illetve mért értékeket írd be a táblázatba! tömeg térfogat 1 cm 3 anyag tömege sűrűség kicsi hasáb közepes hasáb nagy hasáb 1. Milyen összefüggést veszel észre a testek térfogata és tömege között azonos anyag esetén? 2. Mit állapíthatsz meg egy adott anyag esetén az egységnyi térfogatú test tömegéről? 27

28 Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! Ha egy adott testnek matematikai módszerekkel nem tudod kiszámítani a térfogatát, akkor milyen lehetőség van a térfogat meghatározására? 2. kísérlet Azonos térfogatú testek sűrűsége tálca fa, vas, réz hengerek mérőhenger víz kampó a test megtartásához törlőkendő mérleg 10. ábra Töltsd körülbelül félig a mérőhengert vízzel úgy, hogy egy jól meghatározható értéknél legyen a folyadékfelszín! Olvasd le a víz térfogatát! Helyezd bele a kampó segítségével a vízbe a fa hengert és olvad le a pohár által mutatott térfogatot! A két mért eredményből határozd meg a test térfogatát! Végezd el a mérést a vas és a réz test esetén is és a mért értékeket írd be a táblázat megfelelő helyére! A mérleg segítségével mérd meg a tömegüket és azt is írd be a táblázatba! 28

29 tömeg térfogat 1 cm3 anyag tömege sűrűség fa henger vas henger réz henger Mi állapítható meg a három test térfogatáról? Mit tudsz mondani a különböző anyagú, de egyenlő térfogatú anyagok tömegéről? Sűrűség: megmutatja az egységnyi térfogatú anyag tömegét Feladat: Jele: ró, mértékegysége: kg/m 3, g/cm 3 Kiszámítása: sűrűség=tömeg/térfogat 1. Az asztalon található kőnek határozd meg a sűrűségét! (eszközök: mérleg, mérőpohár, víz, kő) 2. Váltsd át a mértékegységeket! a kg/m 3 = g/cm 3 b. 4,5 g/cm 3 = kg/m 3 c kg/m 3 = g/cm 3 d. 0,7g/cm 3 = kg/m 3 3. Mennyi a sűrűsége 10 tonna tömegű, 4 m 3 térfogatú testnek? 4. Mekkora a tömege egy 2 dm 3 térfogatú alumínium testnek?(az alumínium sűrűsége 2700kg/m 3 ) 5. Mekkora a térfogata a 150 kg tömegű fenyőfadarabnak?(a fa sűrűsége 500kg/m 3 ) 29

30 SÚRLÓDÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Mit kell tudni a rugós erőmérő használatáról? 2. Mi az erő? 3. Mit nevezünk vektormennyiségnek? 4. Mekkora az 1 N nagyságú erő? 5. Mi a súly? 1. kísérlet Csúszási súrlódás fahasáb kampóval 3 db rugós erőmérő Mérd meg 1, 2 illetve 3 fahasáb súlyát rugós erőmérővel! Írd be az értékeket a táblázatba! 30

31 súly húzóerő 1. hasáb 2. hasáb 3. hasáb Helyezd az asztallapra a hasábot, és mérd meg azt az erőt, amivel lassan, egyenletesen lehet húzni a hasábot! Végezd el a mérést egymásra helyezett 2 illetve 3 hasáb esetén is! Írd be a táblázatba a mért értékeket! Mit állapíthatsz meg az egyes esetekben a húzóerő nagyságáról? Számítsd ki a táblázatban a két erő hányadosát! Mit tapasztalsz? 2. kísérlet fahasáb, smirgli, posztó alumíniumfólia befőttes gumi, rugós erőmérő Erősítsd a fahasábra a smirglis papírt és húzd végig az asztallapon egyenletesen a rugós erőmérő segítségével! Olvasd le, hogy mekkora erő kellett ehhez, és írd be a táblázatba a kapott értéket! smirgli fa posztó alumínium húzóerő 31

32 Végezd el a kísérletet sima fa, posztó illetve alumínium felülettel is! Az így mért húzóerők értékét is írd be a táblázatba! Mit állapíthatsz meg a kapott értékekből? Miért lesz különböző a húzóerő értéke az egyes esetekben? Mi akadályozta a test mozgását? Az előző kísérletek alapján mitől függ a csúszási súrlódási erő nagysága? 3. kísérlet fahasáb rugós erőmérő Különböző nagyságú felületein húzd a fahasábot és mérd meg a húzóerőt! kicsi közepes nagy húzóerő 32

33 Mit tapasztalsz? Függ a felület nagyságától is a súrlódási erő nagysága? 4. kísérlet Tapadási súrlódás fahasáb kampóval 3 db rugós erőmérő Mérd meg 1, 2 illetve 3 fahasáb súlyát rugós erőmérővel! Írd be az értékeket a táblázatba! súly húzóerő 1. hasáb 2. hasáb 3. hasáb Helyezd az asztallapra a hasábot, és mérd meg azt az erőt, amivel a hasábot éppen elindítjuk nyugalmi helyzetéből! Végezd el a mérést egymásra helyezett 2 illetve 3 hasáb esetén is! Írd be a táblázatba a mért értékeket! Mit állapíthatsz meg az egyes esetekben az erő nagyságáról? Számítsd ki a táblázatban a két erő hányadosát! Mit tapasztalsz? 33

34 Ha összehasonlítod az első kísérletben a test egyenletes mozgatásakor kifejtett erőket a most mért erővel, akkor mit állapíthatsz meg egy adott test esetén a tapadási és a csúszási súrlódási erő nagyságáról? 5. kísérlet fahasáb, smirgli, posztó alumíniumfólia befőttes gumi, rugós erőmérő Erősítsd a fahasábra a smirglis papírt. Helyezd az asztallapra a hasábot, és mérd meg azt az erőt, amivel a hasábot éppen elindítjuk nyugalmi helyzetéből! Olvasd le, hogy mekkora erő kellett ehhez, és írd be a táblázatba a kapott értéket! húzóerő smirgli fa posztó alumínium Végezd el a kísérletet sima fa, posztó illetve alumínium felülettel is! Az így mért húzóerők értékét is írd be a táblázatba! Mit állapíthatsz meg a kapott értékekből? Hasonlítsd össze a második kísérletben mért csúszási súrlódási erőkkel ezeket az erőket! Mi állapítható meg? 34

35 Feladatok: 1. Keress a mindennapi életből példákat hasznos illetve káros súrlódásokra! 2. Hogyan lehet növelni illetve csökkenteni a fellépő csúszási súrlódási erőt? 3. Hogyan változik a súrlódási erő, ha a korcsolyázó 2 lábról 1 lábra állva siklik tovább? 35

36 EGYSZERŰ GÉPEK - EMELŐK Bevezetés/Ismétlés 1. Mi történik egy testtel, ha erőhatás éri? 2. Mikor beszélünk mozgásról? 3. Mikor van egy erőnek forgatóhatása? 4. Mire kell figyelni a rugós erőmérő használatakor? 1. kísérlet Kétoldalú emelő kétoldalú emelő rugós erőmérő vonalzó akasztós nehezék Akassz az emelő egyik oldalára a tengelytől legtávolabbra egy nehezéket! A másik oldalon a rugós erőmérővel próbáld kiegyensúlyozni az emelőt többféleképpen! A mérési eredményeket foglald táblázatba! 36

37 távolság a tengelytől erő Mit veszel észre az egyes esetek összehasonlításakor? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! 2. kísérlet Kétoldalú emelő emelő, vonalzó nehezékek 5 db 0,5 N súlyú, Akassz az emelőrúd egyik oldalára a tengelytől számított első lyukba egymás után 0,5 N, 1 N, 1,5 N illetve 2 N súlyú testeket! Mindegyik esetben próbáld kiegyensúlyozni az ellentétes oldalon lévő 0,5 N súlyú nehezékkel! A tapasztalataidat foglald táblázatba! erőkar 1 erő 1 erőkar 2 erő 2 0,5 N 0,5 N 1 N 0,5 N 1,5 N 0,5 N 2 N 0,5 N 37

38 Mit veszel észre, hogyan lehetett egyensúlyba hozni az emelőt? Milyen irányú az emelő két oldalán kifejtett két erő? 3. kísérlet Egyoldalú emelő emelő egyoldalú nehezék, rugós erőmérő Akassz az emelőre a tengelytől számított 4. lyukba egy nehezéket! A rugós erőmérő segítségével próbáld vízszintes helyzetbe hozni az emelőt! Milyen irányú erő kifejtése szükséges ehhez? Próbáld az egyensúly többféleképpen elérni úgy, hogy a rugós erőmérőt a tengelytől különböző távolságokra akasztod a rúdba. A mérőműszer tengelytől mért távolságát és a műszer által mutatott erőt írd be a táblázatba! Keress minél több megoldást! távolság a tengelytől erő Az erőkar változtatásával hogyan változott az erő? 38

39 Mi volt a különbség a kétféle emelő esetében az erőknél? Mindkét esetben hogyan lehetett egyensúlyba hozni az emelőt? Mitől függ az erő forgatóhatása? Mi a forgatónyomaték? Feladatok: 1. Régebben a teherautóknak, buszoknak sokkal nagyobb átmérőjű kormánykerekük volt, mint a személyautóknak. Miért? 2. Miért könnyebb elvágni a keménypapírt, ha az közelebb van az olló tengelyéhez? 3. Harapófogó nyelét 25 N erővel nyomjuk a tengelytől 15 cm távolságra. Mekkora a forgatónyomaték? 4. A kétkarú mérleg egyik oldalán 60 N nagyságú erőt fejtünk ki a tengelytől 12 cm távolságra. A másik oldalon mekkora erővel lehet egyensúlyban tartani a mérleget, ha az 15 cm-re van a forgástengelytől? 39

40 FOLYADÉKOK TULAJDONSÁGAI Bevezetés/Ismétlés 1. Mi építi fel a folyékony halmazállapotú anyagokat? 2. Mit tudunk a folyadékok részecskéinek mozgásáról? 3. Mekkora a részecskék közötti távolság? 4. Mekkora a részecskék közötti összetartó erő? 1. kísérlet Folyadékok alakja pohár lombik mérőhenger üvegkád víz, petróleum 11. ábra Tölts ugyanannyi vizet a különböző alakú edényekbe. Figyeld meg a folyadék alakját és az egyes esetekben a folyadékszint magasságát! 40

41 Milyen alakja van a víznek az egyes edényekben? Hasonlítsd össze a folyadékszint magasságát a különböző edényekben! Mit tapasztalsz? 2. kísérlet Folyadékfelszín alakja kémcső, víz nagyító Tölts a kémcsőbe félig vizet, majd a nagyító segítségével figyeld meg a folyadékfelszín alakját az üveg falánál! Rajzold be az ábrába, hogy mit látsz! 12. ábra A kísérletet tanárod higannyal is el fogja végezni. A nagyító segítségével itt is figyeld meg, hogy milyen a higany esetén a folyadékfelszín alakja! Rajzold be az ábrába, hogy mit látsz! Mit tapasztalsz a kétféle folyadék esetében? 13. ábra 41

42 3. kísérlet Nedvesít - nem nedvesít üvegedény víz benzin gyertya Figyeld meg az üvegpohár falát, ha kiöntöd belőle a vizet! Mit tapasztalsz? Nézd meg az üvegpohár falát, ha kiöntöd belőle a benzint! Mit látsz? Figyeld meg a pohár falát, ha a benne lévő higanyt önti ki tanárod! Most márts viaszgyertyát illetve az ujjadat a vízbe, és figyeld meg kihúzás után a felszínüket! Írd le, hogy mit látsz! Figyeld meg a tanárod által elvégzett kísérletet, amikor higanyba mártja a viaszgyertyát, illetve a gumikesztyűs ujját! Írd le a tapasztalataidat! 42

43 4. kísérlet Felületi feszültség üvegkád, víz fémlapocska vagy pénzérme Tegyed óvatosan a fémlapot úgy a víz felszínére, hogy a felületre merőleges legyen a lapja! Mi történik? Most tegyed óvatosan a fémlapot a víz felszínére, hogy alapja párhuzamos legyen a víz felületével! Mit figyelhetsz meg? 5. kísérlet üvegkád, víz, rugós erőmérő üveglap+ráerősített cérna Akaszd az üveglapot a rugós erőmérőre és olvasd le, hogy mekkora erővel lehet megtartani? Most helyezd az üveglapot a víz felületére. Ezután lassan próbáld felemelni, és figyeld az erőmérő által mutatott értéket! Mit veszel észre? Mit gondolsz, miért van ez? 43

44 Bevezetés/Ismétlés 1. Mi az erőhatás? SZILÁRD TESTEK NYOMÁSA 2. A mozgásállapot-változtatáson kívül mi lehet még az erőhatás következménye? 3. Mi a súly? 4. Azonos térfogatú testek közül melyiknek nagyobb a tömege? 5. Mikor van egy test egyensúlyban? 1. kísérlet Különböző súlyú testek nyomása homokkal telt kád téglatest alakú hasáb nehezékek (50 g, 100 g) vonalzó rugós erőmérő tálca, papírtörlő 14. ábra Tedd a téglatestet a legkisebb felületével a homokba, majd nézd meg, hogy milyen mély nyomot hagyott. 44

45 Az előző nyom mellett vizsgáld meg a nyom mélységét úgy, hogy a téglatestre ráhelyezed az 50 g-os, egy másik esetben a 100 g-os nehezéket! Közben a test homokkal érintkező felülete maradjon változatlan! Mit tapasztalsz a három esetben a téglatest által hagyott nyomok mélységében? Mit változtattál az egyes esetekben? Mi befolyásolta a nyom mélységét? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! 2. kísérlet Különböző felületű testek nyomása homokkal telt kád téglatest alakú hasáb 3 db 100 g-os nehezék tálca, papírtörlő 15. ábra Lazítsd fel a kádban a homokot, és rendezd el, hogy aránylag sima felületet kapjál. Most az előző hasábot különböző nagyságú felületeivel helyezd a homokba, és mindegyik esetben helyezz a testre egy 100 g-os nehezéket mielőtt megvizsgálod a test által hagyott nyom mélységét! 45

46 Figyeld meg, hogy melyik esetben milyen mélyre süllyed a test a homokba! Mit tudsz elmondani a nyomok mélységéről? Mi befolyásolta most a test által hagyott nyom mélységét? A nyomok mélységéből a test által kifejtett nyomásra következtethetünk. Mi befolyásolja a szilárd testek nyomását? Feladatok: 1. Hogyan függ a nyomóerőtől a nyomás? 2. Hogyan függ a nyomott felülettől a nyomás? 3. Hogyan lehetne növelni a nyomást? 4. Hogyan lehetne csökkenteni a nyomást? 5. Keress a mindennapi életből példákat! a) nyomás növelésére b) nyomás csökkentésére 6. Mit mutat meg a nyomás? c) Jele? d) Mértékegysége? e) Kiszámítása? 7. Határozd meg az előző téglatest által kifejtett nyomást, ha a legnagyobb felületű lapján fekszik, és a 100 g-os nehezéket is ráhelyeztük! 46

47 NYOMÁS FOLYADÉKOKBAN Bevezetés/Ismétlés 1. Mi az erő támadáspontja? 2. Mit nevezünk az erő hatásvonalának? 1. kísérlet Folyadékok összenyomhatósága léggömb víz tölcsér 100 ml-es főzőpohár 250 ml-es főzőpohár Tölts a lufiba vizet, hogy kb. 5 cm átmérőjű gömböt kapj! Kösd be a száját jó szorosan, hogy a lufiban ne maradjon levegő. A lufit ezután tedd a nagyobb pohárba, és helyezd a tetejére a kisebb poharat! Óvatosan próbáld összenyomni. Mit tapasztalsz? Mi állapítható meg a folyadékok összenyomhatóságáról? 47

48 2. kísérlet Pascal törvénye Pascal-féle vízibuzogány víz üvegkád Töltsd meg a vízibuzogányt vízzel az üvegkádból a dugattyú kifelé húzásával. Óvatosan tartsd felfelé a lombikot és finoman nyomd befelé a dugattyút. Mit figyelhetsz meg? 16. ábra Mire tudsz ebből következtetni? Pascal törvénye: 3. kísérlet Hidrosztatikai nyomás mindkét végén nyitott üvegcső gumihártya+befőttes gumi víz üvegkád 48

49 Az üvegcső egyik végére erősítsd fel a gumihártyát a befőttes gumi segítségével! Tölts vizet a csőbe 8 cm magasságban és nézd meg, hogy mi történik a gumihártyával! Rajzold be az ábrába a gumihártya alakját! 17. ábra Most öntsd ki a vizet a csőből és az üres csövet gumis felével lefelé helyezd bele a vízbe! Figyeld meg most, hogy mi történik! Rajzold be az ábrába a gumihártya alakját! Mi lehet a jelenség oka? 18. ábra Hidrosztatikai nyomás: 49

50 4. kísérlet Mitől függ a hidrosztatikai nyomás mindkét végén nyitott üvegcső gumihártya+befőttes gumi víz, üvegkád Gumihártyával egyik végén lezárt üvegcsőbe töltsetek 8 cm magasságig vizet. Figyeljétek meg a gumihártya megnyúlását! Tanárotok ugyanilyen üvegcsőbe szintén 8 cm magasságig higanyt tölt. Nézzétek meg itt is a gumihártya megnyúlását! Mit tapasztaltok? Rajzoljátok be az ábrába a kétféle folyadék esetén a gumihártya megnyúlását! 19. ábra Most a gumihártyával egyik végén lezárt üres üvegcsövet zárt végével lefelé rakjad bele egy vízzel telt üvegkádba! Először 5 cm mélyen, majd 10 cm mélyen figyeld meg a hártya alakját! Mit figyelhetsz meg? 50

51 A megfigyelésedet rajzold be az ábrába is! 20. ábra Az előző kísérletek alapján fogalmazd meg, hogy mitől és hogyan függ a hidrosztatikai nyomás? Próbáld meghatározni, hogy milyen adatok szükségesek a folyadékok hidrosztatikai nyomásának kiszámításához! 5. kísérlet Adott mélységben a hidrosztatikai nyomás mindkét végén nyitott üvegcső műanyaglap cérnával víz üvegkád Zárd le az üvegcsövet a műanyag lappal és helyezd lezárt végével lefelé a vízzel telt kádba (kb. 10 cm mélyen legyen a lap). Ezután engedd el a műanyag lapot! 51

52 Mit tapasztalsz? Miért? Majd lassan tölts vizet az üvegcsőbe és figyeld meg, hogy mikor válik le a lap a cső aljáról! Mit látsz? Miért? Fogalmazd meg, hogy adott mélységben mi állapítható meg a különböző irányban mért hidrosztatikai nyomásokról! Feladatok: 1. Hasonlítsd össze a hidrosztatikai nyomást egy medencében illetve egy pohárban a felszín alatt 5 cm mélységben! 2. Miért építik a gátakat alul szélesebbre, mint felül? 3. Mekkora nyomást kell, hogy kibírjon az a könnyűbúvár, aki 313 m mélyen merül a tengerbe? 4. Mekkora a hidrosztatikai nyomás egy 30 cm magas higanyoszlop lábánál? 52

53 LÉGNYOMÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Gyűjtsd össze a légnemű anyagok tulajdonságait! 2. Hogyan számítható ki az anyagok sűrűsége? 3. Mekkora a levegő sűrűsége? 4. Hogyan számítható ki a folyadékok hidrosztatikai nyomása? 5. Mi a közlekedőedény? 53

54 1. kísérlet Levegő súlya léggömb, kétkarú mérleg pumpa, cérna Helyezd a mérleg egyik serpenyőjébe az üres lufit és egyensúlyozd ki a mérleget4 Ezután fújj a lufiba levegőt, zárd le a nyílását cérnával és tedd vissza a mérlegre! Mit tapasztalsz? Mi lehet az oka az egyensúly megszűnésének? Mekkora lehet a levegő tömege? Mekkora 1 m 3 levegő tömege? Mekkora 1 m 3 levegő súlya? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! 2. kísérlet Légnyomás pohár (sima szájú) kartonlap víz üvegkád 54

55 Tegyél a vízzel telt pohár szájára papírlapot és óvatosan fordítsd a poharat szájával lefelé, majd utána tetszés szerinti irányba. Mi történik? Mi ennek az oka? Milyen irányban tapasztalható ez a hatás? 3. kísérlet Légnyomás pohár víz üvegkád Merítsd víz alá a poharat úgy, hogy megteljen vízzel! Emeld meg a poharat szájával lefelé, hogy a széle még víz alatt maradjon! Mi látsz? Mi lehet ennek az oka? 55

56 4. kísérlet Légnyomás mérése tanári kísérlet üvegcső higany üvegkád Vegyünk egy kb. 1 méter hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet és töltsük tele higannyal. Ezután a cső nyitott végét befogva belefordítjuk egy higannyal telt üvegkádba. A nyílást elengedése után nézd meg, hogy mi történik a higannyal! Mekkora higany-oszlop maradt a csőben? Mivel magyarázható ez? Mekkora a külső levegő nyomása? A higanyoszlop magassága nem lesz mindig állandó. Mi befolyásolhatja a higanyoszlop magasságát, azaz a légnyomást? 56

57 5. kísérlet Nyomáskülönbség alkalmazása orvosi fecskendő víz üvegkád Helyezd bele a fecskendő végét a vízbe és húzd kifelé a dugattyút! Mit tapasztalsz? Mi lehet a jelenség oka? Feladatok: 1. Milyen nyomású hely felé fúj mindig a szél? 2. Hasonlítsd össze a pumpában lévő nyomást a külső levegő nyomásával, ha a dugattyút kifelé húzzuk! 57

58 Bevezetés/Ismétlés ARKHIMÉDÉSZ TÖRVÉNYE 1. Milyen erők hatnak a rugóra felfüggesztett, nyugalomban lévő testre? Rajzold be az ábrába ezeket az erőket! 3. Mi mondható el a testre ható erőkről? ábra 4. Mi a feltétele, hogy a test nyugalomban legyen? 5. Mikor egyenlíti ki két erő egymást? 6. Ha egy 50 cm 3 térfogatú testet vízbe merítünk, akkor mennyivel fog megemelkedni az edényben lévő folyadék felszíne? Mennyi vizet szorít ki ilyenkor a test? 58

59 1. kísérlet Felhajtóerő Rugós erőmérő Arkhimédészi hengerpár 250 ml-es mérőpohár Víz Törlőkendő Az asztalon található két henger (egy tömör és egy üreges) az un. arkhimédészi hengerpár. A tömör henger pont beleillik az üreges hengerbe, tehát a tömör henger térfogata egyenlő az üreges henger belső térfogatával. A két hengert akaszd egymás alá így, hogy az üreges henger legyen felül és alatta tömör henger. A két testet akaszd rá együtt a rugós erőmérőre. Mekkora a rugós erőmérő által mutatott erő? 22. ábra Tenyereddel emeld meg alulról a hengert egy kicsit. Mit tapasztalsz ekkor? Mekkora így a műszer által mutatott erő? Miért mutat most kisebb erőt az erőmérő? A rugós erőmérő használatakor figyelj arra, hogy az erőmérő függőleges helyzetben legyen a méréskor! Leolvasáskor szemmagasságban legyen a műszer! 59

60 Merítsd a tömör hengert teljesen víz alá! Olvasd le most is az erőt! Mi történt most? Miért változott meg az erőmérő által mutatott erő nagysága? Mi hatott még a testre a gravitációs mezőn és a rugón kívül? Milyen irányú volt ez az erőhatás? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! A következő kísérlettel próbáljuk meg meghatározni, hogy mekkora lehet a testre ható felhajtóerő. 2. kísérlet Felhajtóerő mérése Rugós erőmérő Arkhimédészi hengerpár 2 db 100 ml-es mérőpohár 2 db 250 ml-es mérőpohár Víz Olaj Törlőkendő 23. ábra 60

61 A 250 ml-es pohárba töltsetek 150 ml vizet. A rugós erőmérőre felakasztott hengerpár tömör hengerét merítsétek teljesen a víz alá. Olvasd le az erőt! Majd a felső, üreges hengert töltsd tele vízzel és közben figyeld a rugós erőmérő által mutatott erőt! Mekkora most a mutatott erő? Miért mutat most az erőmérő akkora erőt, mint a levegőben? Ismételd meg most a kísérletet víz helyett olajjal is! Mekkora itt a mutatott erő? Mit állapíthatunk meg a két mérés során a felhajtóerő nagyságáról? Mitől függ a testekre ható felhajtóerő nagysága? Hogyan lehetne kiszámolni a felhajtóerő nagyságát? 61

62 Olvasmány: A legenda szerint Hieron király koronát készíttetett aranyból. Lemérte az arany súlyát, mielőtt az ötvösnek átadta volna, s ugyanilyen súlyú koronát kapott vissza. A király azonban gyanakvó volt, vajon az aranyműves nem kevert-e némi ezüstöt az arany helyébe. A kérdést tudósunk oldotta meg. A fürdőkádban töprengve észrevette, hogy a víz alá merülve a víz szintje emelkedik. Saját testét ugyanakkor könnyebbnek érezte, mint amilyen a 24. ábra vízbe lépés előtt volt. Heuréka, heuréka! (Megtaláltam, megtaláltam!) kiáltással ugrott ki a kádból, s futott pucéron a palotába. Mi a megoldás? Feladatok: 1. Van-e felhajtóerő a Föld körül keringő űrhajóban? 2. Azonos erő szükséges-e ahhoz, hogy egy üres vödröt levegőben, illetve egy vízzel telt vödröt vízben tartsunk? 3. Két teljesen egyforma vizespohár csordultig van töltve vízzel. Az egyikben egy fadarab úszik a víz felszínén. Mérlegre helyezve a két poharat, melyik oldal fog lebillenni? 4. Mekkora nagyságú felhajtóerő hat egy 35 cm 3 térfogatú labdára, ha vízbe merítjük? 5. Egy 1 dm 3 térfogatú vasgolyó teljesen elmerül a higanyban. Mekkora a rá ható felhajtóerő? 6. Mekkora a 40 m 3 térfogatú léggömbre ható felhajtóerő a levegőben? 62

63 Bevezetés/Ismétlés 1. Mi a felhajtóerő? ÚSZÁS, LEBEGÉS, MERÜLÉS 2. Mekkora a felhajtóerő nagysága? 3. Milyen erők hatna az asztalra helyezett testre? 4. Mikor van egy test egyensúlyban? 5. Mikor egyenlítheti ki két erő egymást? 1. kísérlet 2 db 250 ml-es mérőpohár, víz, étolaj 2 db jégkocka 2 db szívószál darabka, 2 db radír 2 db gémkapocs, 2 db gyufa 2 db kicsi burgonya, 2 db rézcsavar 63

64 Tegyél a két mérőpohárba vizet illetve olajat! Csoportosítsd a tárgyakat aszerint, hogy hogyan viselkednek olajba illetve vízbe helyezve! Melyek azok a tárgyak, amelyek mindkét folyadékban elmerülnek? Melyek úsznak mindkettőben? Melyek lebegnek a vízben és merülnek el az olajban? Melyek fognak lebegni az olajban és úszni a vízen? 2. kísérlet Folyadékok rétegezése mérőpohár 250 ml-es, víz, olaj, pipetta Tegyél a mérőpohárba vizet. A pipetta segítségével lassan rétegezz a víz felszínére olajat! Mit tapasztalsz? Mi a jelenség oka? 64

65 3. kísérlet A folyadéksűrűség változtatása mérőpohár 250 ml-es, víz, sós víz 10 ml-es pohárban keverőkanál, burgonya Tölts a 250 ml-es pohárba 150 ml tiszta vizet. Helyezd bele a burgonyadarabokat és nézd meg, hogy mi történik! A kisebb pohárban lévő sós vízből csurgass a nagyobb pohárban lévő vízbe kis adagokban, a kanállal finoman keverd meg a keveréket, és figyeld meg, hogy mi történik. Mit változtattunk a sós víz segítségével? Mi okozta a burgonya vízben való helyzetének megváltozását? 4. kísérlet A test átlagsűrűsége üvegkád, víz két egyforma méretű alumíniumfólia Az egyik alumíniumfóliából hajtogass kis hajócskát, a másikat gyűrd össze olyan kicsire, amekkorára csak lehet. Helyezd mindkettőt a vízre, és nézd meg mi történik! 65

66 Mi az oka, hogy eltérően viselkednek? 5. kísérlet úszás, lebegés, merülés étolaj, fadarab, jégkocka vashenger, üvegkád Az üvegkádba töltött olajba helyezd bele a testeket! Figyeld meg, hogy melyik hogyan viselkedik a folyadékban! Rajzold be az ábrába a helyzetüket! 25. ábra Rajzold be és nevezd meg mindhárom test esetén a testre ható erőket! Mi a feltétele annak, hogy egy test elmerüljön egy folyadékban? Mi a feltétele a lebegésnek? 66

67 Mi az úszás feltétele? Feladatok: 1. Öntöttvas petróleumos hordóba esik. Mi történik vele: úszik vagy elmerül? 2. Miért úszik a jégkocka az üdítős pohár tetején? 3. Folyóban vagy sós tengervízben merül mélyebbre a hajó? 67

68 BELSŐ ENERGIA, HŐMENNYISÉG Bevezetés/Ismétlés 1. Mi mondható el a különböző halmazállapotú anyagok részecskéinek mozgásáról? 2. Hogyan mozognak a folyadékok részecskéi? 3. Ha növekszik egy anyag hőmérséklete, hogyan változik a részecskék mozgásának intenzitása? 1. kísérlet Belső energia 2 db mérőpohár kálium-permanganát hideg víz meleg víz A két főzőpohárban hideg illetve meleg víz van. Mindegyikbe rakj egy-egy kristály kálium-permanganátot és figyeld meg, mi történik! Melyik pohárban lehet a melegebb víz? Miből következtetsz erre? 68

69 Mi az oka a kálium-permanganát különböző sebességű oldódásának? Észrevételek tapasztalatok, törvényszerűségek! 2. kísérlet Hőmennyiség mérőpohár 250 ml-es víz, borszeszégő, gyufa hőmérő, vas-háromláb állvány stopper Tegyél a mérőpohárba 100 ml hideg vizet és mérd meg a kezdeti hőmérsékletét! Ezután kezd el melegíteni a borszeszégővel és fél percenként olvasd le a hőmérsékletét! A mért értékeket minden esetben írd be a táblázatba! Idő (perc) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 100 ml víz hőmérséklete Melegítés során hogyan változik a víz hőmérséklete? Hogyan változik eközben a belső energiája? a felvett energia nagyságával egyenes arányban nő a víz hőmérséklete 69

70 3. kísérlet Hőmennyiség ua. mint az előzőnél Ismételd meg a mérést most 200 ml hideg vízzel! Most is mérd a víz kezdeti hőmérsékletét, majd folyamatosan jegyezd le az értékeket a táblázatba! Idő (perc) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 200 ml víz hőmérséklete Mit tapasztalsz az előző méréshez viszonyítva? kétszeres mennyiségű víz esetén kb. kétszer annyi idő kell ugyanakkora hőmérséklet eléréséhez 4. kísérlet Hőmennyiség ua. mint az előzőnél Most a kísérletben víz helyett 100 ml olajjal végezd el a mérést! Idő (perc) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 200 ml olaj hőmérséklete 70

71 Miben különbözik a 100 ml víz melegítésekor mért értékekhez képest az olaj hőmérséklete? Az anyagi minőség is befolyásolja a belsőenergia-változást Ha a testet melegítjük, hogyan változik a belső energiája? Hűtéskor mit mondhatunk el a belsőenergia változásról? Mi befolyásolja a testek belsőenergiájának változását? Az anyagi minőségtől való függést a fajhővel jellemezhetjük. A hőmennyiség kiszámítása = fajhő*tömeg*hőmérséklet-változás Feladatok: 1. Miért ízesítik a teát meleg állapotban? 2. Mit jelent az, hogy a víz fajhője 4,2 kj/kg* o C? 3. 5 kg tömegű vízből levest készítünk. Mennyi energia kell ahhoz, hogy a 25 o C-os víz felmelegedje 100 o C-ra? 71

72 OLVADÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Milyen halmazállapotban fordulhatnak elő az anyagok általában? Írd be az ábra megfelelő helyeire! 26. ábra 2. Hogyan nevezzük az egyes halmazállapot-változásokat? Írd be az előző feladat megfelelő nyilaira! 3. Melyek azok a változások, ahol növekszik az anyagok belső energiája? 4. Mi jelzi az anyag belsőenergiájának növekedését? 5. Mi a termikus kölcsönhatás? 6. Mi lehet az eredménye, ha két test között létrejön ez a kölcsönhatás? 72

73 1. kísérlet Szalol olvadása hőmérő 100 ml-es főzőpohár, 250 ml-es főzőpohár szalol, víz, stopperóra, vas háromlábú tartóállvány azbesztlappal borszeszégő, gyufa 27. ábra Tegyél a 100 ml-es főzőpohárba félig szalolt és mérd meg a szalol kezdeti hőmérsékletét! A mért értéket írd be a táblázatba! A 250 mles pohárba tölts 100 ml vizet. A szalollal telt poharat helyezd a vízzel telt pohárba, majd a két poharat együtt helyezd az állványra. Gyújtsd meg az égőt, és rakd az állvány alá! A melegítés során folyamatosan figyeld a szalol halmazállapotát, és percenként olvasd le és jegyezd fel a hőmérsékletét a táblázatba! Idő (perc) jég hőmérséklete A mérés közben mi történt a szalollal? 73

74 Ábrázold grafikonon a szalol hőmérséklet-változását! 28. ábra Hogyan változik melegítés során a szalol hőmérséklete:... halmazállapota: belsőenergiája: Hogyan nevezzük azt a hőmérsékletet, ahol az anyag megolvad? Mekkora ez a hőmérséklet a szalol esetén? Mi az olvadás ellentett folyamata? Vizsgáljuk meg, hogy eközben hogyan viselkedik az anyag! 74

75 2. kísérlet Fagyás hőmérő, 100 ml-es főzőpohár, 250 ml-es főzőpohár folyékony szalol, hideg víz, stopperóra Tegyél a 100 ml-es főzőpohárba félig folyékony szalolt, és mérd meg a szalol kezdeti hőmérsékletét! A mért értéket írd be a táblázatba! A 250 ml-es pohárba tölts 100 ml vizet. A szalollal telt poharat helyezd a vízzel telt pohárba. Folyamatosan figyeld a szalol halmazállapotát, és percenként olvasd le és jegyezd fel a hőmérsékletét a táblázatba! Idő (perc) szalol hőmérséklete Mi történt a kísérlet közben a folyékony szalollal? Ábrázold grafikonon a szalol hőmérséklet-változását! 29. ábra 75

76 Hogyan változik hűtés során a szalol hőmérséklete:... halmazállapota:... belsőenergiája:... Hogyan nevezzük azt a hőmérsékletet, ahol az anyag megfagy? Mekkora ez a hőmérséklet a szalol esetén? Feladatok: 1. Miért szórják az utakat sóval, ha a téli időjárásban frissen esett hó, vagy ónos eső esett? 2. Megolvasztható-e egy ólomdarab alumínium edényben? 3. Milyen hőmérsékleten lehet a tiszta víz szilárd és folyékony halmazállapotú is? 4. Mennyivel nő a belső energiája 5 kg 0 o C-os jégnek 0 o C-os vízzé alakulása közben? 5. 1 kg 0 o C-os jég, illetve 1 kg 0 o C-os víz közül melyiknek kisebb a belső energiája? 6. Mennyi energia szükséges ahhoz, hogy egy 20 g tömegű olvadáspontján lévő ezüstgyűrűt megolvasszunk? 76

77 PÁROLGÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Milyen halmazállapotban fordulhatnak elő az anyagok? 2. A kiteregetett ruha megszárad. Mi lehet ennek az oka? 1. kísérlet pipetta, alkohol Cseppents a tenyeredre egy csepp alkoholt! Mi történik? Mit érzel eközben? 2. kísérlet hőmérő vattapamacs, befőttes gumi alkohol, pipetta A befőttes gumi segítségével erősítsd a vattapamacsot a hőmérő folyadéktartályára. 77

78 Olvasd le, hogy mekkora hőmérsékletet mutat a hőmérő! Most cseppents pár csepp alkoholt a vattára, és figyeld közben a hőmérő által mutatott hőmérsékletet! Mit veszel észre? Meddig tart ez a változás? A kísérlet közben egy kicsit mozgasd a hőmérőt! 3. kísérlet vattapamacs 3 db víz, alkohol, olaj Petri csésze 3 db, fekete falap Mártsd bele a vattapamacsokat a 3 különböző folyadékba és húzd végig őket a falapon, hogy nyomot hagyjanak! Figyeld meg, hogy mi történik a három folyadékcsíkkal! Melyik tűnik el a leghamarabb? Mi történik a folyadékokkal, hova tűnnek? Mitől függ a folyadékok légneművé válása ebben az esetben? 78

79 4. kísérlet 4 db egyforma méretű szűrőpapírcsík víz, alkohol Petri csésze 2 db üvegkád A Petri csészékbe önts vizet illetve alkoholt! A papírcsíkokból az egyiket hajtogasd össze a negyedére! Ezt, és még két nagyobbat mártsd bele vízbe, a negyediket alkoholba és ragaszd fel a következőképpen őket az üvegkád külső falára: a legkisebbet, egy nagyobb vizes és az alkoholos csíkot az üvegkád egyik hosszabb falára, és a maradék vizes csíkot a kád átellenes lapjára! Ezt az utóbbi lapot a felragasztás után kezd el fújni! Figyeld meg, hogy milyen sorrendben esnek le a papírcsíkok az üvegkádról! Mi lehet ennek az oka? Mitől függ, hogy milyen gyorsan párolgott el a folyadék a papírcsíkokról? 79

80 5. kísérlet kétkarú mérleg hideg víz, meleg víz 2 db Petri csésze Tegyél a két Petri csészébe ugyanakkora mennyiségű hideg illetve meleg vizet! Helyezd őket a mérleg két serpenyőjébe és egyensúlyozd ki a mérleget! Figyeld meg, hogy egy idő elteltével melyik oldala felé billen el a mérleg! Miért? Mi befolyásolta itt a jelenséget? Mit nevezünk párolgásnak? Milyen hőmérsékleten megy végbe a párolgás? Mitől függ a folyadék párolgásának sebessége? Feladatok: 1. Eső után mikor fog gyorsabban felszáradni az aszfalt? 2. Miért szárítják a lekaszált füvet szétterítve? 3. A forró leves hamarabb hűl, ha fújod. Miért? 80

81 FORRÁS, LECSAPÓDÁS Bevezetés/Ismétlés 1. Termikus kölcsönhatás közben mi történhet a testekkel? 2. Melegítsünk egy folyadékot. Mi történik vele? 1. kísérlet Forrás főzőpohár 250 ml-es víz, borszeszégő, gyufa vas háromláb állvány hőmérő, stopperóra Önts a pohárba 150 ml vizet és mérd meg a hőmérsékletét! Kezd el melegíteni és közben figyeld meg, hogy mi történik a vízzel! A melegítés során folyamatosan mérd a víz hőmérsékletét és fél percenként írd be a táblázatba az értékeket! Idő (perc) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 víz hőmérséklete Hogyan változik melegítés közben a víz hőmérséklete? Mit figyelhetsz meg a folyadék felszínén? 81