Fizika példák a döntőben



Hasonló dokumentumok
Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

Egy nyíllövéses feladat

Mechanika. Kinematika

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Kosárra dobás I. Egy érdekes feladattal találkoztunk [ 1 ] - ben, ahol ezt szerkesztéssel oldották meg. Most itt számítással oldjuk meg ugyanezt.

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

1. gyakorlat. Egyenletes és egyenletesen változó mozgás. 1. példa

Mechanika Kinematika. - Kinematikára: a testek mozgását tanulmányozza anélkül, hogy figyelembe venné a kiváltó

Hely, idő, haladó mozgások (sebesség, gyorsulás)

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

Gyakorló feladatok Egyenletes mozgások

Tömegvonzás, bolygómozgás

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

Egyenes vonalú mozgások - tesztek

1. ábra. 24B-19 feladat

Háromszögek ismétlés Háromszög egyenlőtlenség(tétel a háromszög oldalairól.) Háromszög szögei (Belső, külső szögek fogalma és összegük) Háromszögek

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Elektrosztatika Mekkora két egyenlő nagyságú töltés taszítja egymást 10 m távolságból 100 N nagyságú erővel? megoldás

Fizika alapok. Az előadás témája

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

A világtörvény keresése

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó tárgy, test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

TOL A MEGYEI SZILÁRD LEÓ FIZIKAVERSE Y Szekszárd, március óra 11. osztály

EGYENES VONALÚ MOZGÁSOK KINEMATIKAI ÉS DINAMIKAI LEÍRÁSA

NULLADIK MATEMATIKA szeptember 13.

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Mérnöki alapok 2. előadás

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

5. Egy 21 méter magas épület emelkedési szögben látszik. A teodolit magassága 1,6 m. Milyen messze van tőlünk az épület?

Fizikai olimpiász. 52. évfolyam. 2010/2011-es tanév. D kategória

Feladatok a szinusz- és koszinusztétel témaköréhez 11. osztály, középszint

A mechanikai alaptörvények ismerete

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Bor Pál Fizikaverseny 2013/2014-es tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

a térerősség mindig az üreg falára merőleges, ezért a tér ott nem gömbszimmetrikus.

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

Feladatok GEFIT021B. 3 km

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

FIZIKA FELVÉTELI MINTA

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

Kisérettségi feladatsorok matematikából

a) Az első esetben emelési és súrlódási munkát kell végeznünk: d A

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

Sebesség A mozgás gyorsaságát sebességgel jellemezzük. Annak a testnek nagyobb a sebessége, amelyik ugyanannyi idő alatt több utat tesz meg, vagy

Mechanika - Versenyfeladatok

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz I.

Trigonometria. Szögfüggvények alkalmazása derékszög háromszögekben. Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar Matematika Tanszék 1

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

IMPULZUS MOMENTUM. Impulzusnyomaték, perdület, jele: N

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

Egy mozgástani feladat

3.1. ábra ábra

33. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló feladatainak megoldása. Gimnázium 9. évfolyam

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A mechanika alapjai. A pontszerű testek dinamikája

Bolygómozgás. Számítógépes szimulációk fn1n4i11/1. Csabai István, Stéger József

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Speciális mozgásfajták

Speciális relativitás

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

A test tömegének és sebességének szorzatát nevezzük impulzusnak, lendületnek, mozgásmennyiségnek.

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. fejezet. Gyakorlat C-41

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

DÖNTŐ április évfolyam

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI május 29. KÖZÉPSZINT

Műhely-foglalkozás. 62. ORSZÁGOS FIZIKATANÁRI ANKÉT ÉS ESZKÖZBEMUTATÓ Debrecen, március Dr. Beszeda Imre, Nyíregyházi Egyetem

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

Testek mozgása. Készítette: Kós Réka

Fizika minta feladatsor

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

3. fizika előadás-dinamika. A tömeg nem azonos a súllyal!!! A súlytalanság állapotában is van tömegünk!

Az inga mozgásának matematikai modellezése

Földünk a világegyetemben

Átírás:

Fizika példák a döntőben F. 1. Legyen két villamosmegálló közötti távolság 500 m, a villamos gyorsulása pedig 0,5 m/s! A villamos 0 s időtartamig gyorsuljon, majd állandó sebességgel megy, végül szintén 0 s ig lassítson, gyorsulása -0,5 m/s! Ábrázolják az út idő, a sebesség idő és a gyorsulás idő grafikonokat 5 s - os léptékben! 7 pont Megoldás v = a t = 10 m/s-ra gyorsul fel a 0 s alatt, és ez alatt 100 m távolságra jut. Ugyanennyi ideig lassít, mely alatt szintén 100 m utat tesz meg. 300 m t megy az állandó 10 m/s os sebességgel, mely 30 s-ig tart. A mozgás összesen 70 s ig tart. Idő (s) út (m) 5 s ok (mint időegység) alatt megtett utak (m) A gyorsuló szakasz, páratlan számok szerint nő az út: s = a/.t gy Egyenletesen növekszik az út: s = v max t e. A gyorsuló tükörképe,lassuló szakasz: s = 400 m + v max.t l - a/.t l Mérési időpont (s) Mérési pont távolsága kiindulási helytől (m) 0 0 5 6,5 10 5 15 56,5 0 100 5 150 30 00 A két mérési pont közti különbség (m) Hosszegys ég 6,5 1 18,75 3 31,5 5 43,75 7

35 50 40 300 45 350 50 400 55 443,75 60 475 65 493,75 70 500 43,75 7 31,5 5 18,75 3 6,5 1 F.. Becsüljék meg a Nap Föld távolságot a következő égi jelenség felhasználásával!

a.) Az egyik legkorábbi értékelhető mérést a fénysebességre Ole Rømer dán fizikus végezte 1676-ban. Mérései szerint a Jupiterholdak 1000 s mal később jönnek elő a Jupiter árnyékából az előre számítotthoz képest az ábrán látható J helyzetben a a J 1 helyzethez viszonyítva. Megoldás: b) b.) Félholdat láthatunk az égen. Milyen szöget zárhat be a Földet és a Holdat összekötő egyenes és a Földet és a Napot összekötő egyenes egymással ebben az égi helyzetben? Rajzolja le a három égitest egymáshoz viszonyított helyzetét! 7 pont a) 1000 s alatt kell megtennie a fénynek a Föld pálya átmérőjének megfelelő távolságot. d = c.t = 3.10 8 m/s x 10 3 = 3.10 11 m = 300.10 9 m = 300.10 6 km A Föld Nap pálya sugara ennek a fele, vagyis 150 millió km. napközel (147 millió km) és naptávol (15 millió km) A szög majdnem derékszög. Szamoszi Arisztarkosz így határozta meg először a Nap Föld távolságot, igaz elég pontatlanul, a Hold Föld pálya távolság felhasználásával és a szög mérésével. F. 3. Alkalmazható-e a Jupiter holdakra Kepler 3. törvénye?

a.) Indokolja válaszát Newton megfelelő axiómáinak felhasználásával! b.) Ellenőrizze állítását a következő adatok segítségével! Jupiter legnagyobb holdjai, melyeket Galilei fedezett fel 1610-ben: Hold A Jupitertől való távolság keringési idő (óra) (ezer km) Io 4 43 Európa 670,9 86 Ganimédesz (nagyobb, mint 1070 17 a Merkúr) Callisto 1883 399 c.) Alkalmazható vajon a Föld körül keringő műholdak esetében is Kepler 3. törvénye? Válaszát indokolja! 7 pont 3 R Néhány T értéket kellet kiszámítani és egymással összevetni. pl. 4 3 /43 = 75151448/1849 = 40644,37 1070 3 /17 = 1504300/9584 = 41409 1883 3 /399 = 667653387 /15901 = 41938 kb. azonosak!!! Megoldás A különböző holdakkal és műholdakkal kapcsolatos példák kétféle módon is megoldhatók. A Newton féle gravitációs erőtörvény felhasználásával, vagy Kepler 3. törvényéből. Valójában Kepler 3. törvénye levezethető a mozgásegyenletből: v M. m m = γ R R az m tömeggel lehet egyszerűsíteni, továbbá a centripetális gyorsulást másképp felírni: γ. M Rϖ = R

4. π γ. M R = innen T R 3 R γ. M = = állandó x központi égitest tömege T 4. π A törvény tehát bármilyen égitest körül keringő holdakra, illetve csillag körül keringő bolygók esetében. Az állandó értéke csak a központi égitest tömegétől függ. F. 4. Homogénnek tekinthető, 50 V/m térerősségű elektromos mezőbe a térerősséggel 30 -os szögben 10 6 m/s nagyságú kezdősebességgel egy elektront lövünk be. a.) Hogyan, milyen pályán, fog mozogni az elektron? b.) Mekkora távolságot tesz meg, míg visszakerül a kiindulási nívófelületre? Megoldás 9 pont a.) A mozgás teljes mértékben analóg a ferde hajítással, tehát az elektron parabola pályán fog mozogni. b.) Gyorsulásának iránya a nívólapra merőleges lesz: a y = e.e/m = -8,78.10 1 m/s. A kezdeti sebesség x és y irányú komponensei: v 0x = v 0. sinα = 5.10 5 m/s, v 0y = v 0. cosα = 8,66.10 5 m/s. (A szög a függőlegeshez képest van megadva, ezért van mintegy fordítva a gravitációs ferde hajításban megszokotthoz képest, ahol a vízszinteshez képesti szöget szoktuk megadni.) x max = t összes. v 0. sinα, tehát a mozgás idejét kell még meghatároznunk. Ehhez a függőleges irányú mozgást használjuk fel. A legmesszebbi ponton, a parabola csúcsánál éppen 0 lesz a függőleges irányú sebesség. v y = 0 = v 0. cosα - a.t 1/ t 1/ = 8,66.10 5 /8,78.10 1 = 9,8.10-8 s a mozgás ideje a parabola csúcsának eléréséhez. Ennek kell a -szeresét venni, ami a t összes lesz. x max =. 9,8.10-8. 5.10 5 = 9,8.10 - m = 9,8 cm. Az elektron pályáját is meg lehet határozni: y = v 0y.t a.t / és x = t. v 0x ahonnan ki kell fejezni az időt és y hoz beírni. x(m) y(cm) 0 0 0,01 0,015564 0,0 0,07616 0,03 0,036156

0,04 0,041184 0,05 0,047 0,06 0,040704 0,07 0,035196 0,08 0,06176 0,09 0,013644 0,1 0,004 F. 5. Az Olimpián sportlövészet is van, melyhez jó reflexek kellenek, sokat kell gyakorolni és nem csak puskával. Nézzük a következő szituációt! A 10 méterre álló versenyző felé egy almát dobunk a vízszintessel 60 -os szöget bezáró, 0 m/s nagyságú sebességgel az edzésen. A versenyző az alma elindításának pillanatában, az alma eldobásával azonos magasságból lő ki egy nyílvesszőt, melynek kezdősebessége 41 m/s nagyságú. a.) Milyen irányban kell a versenyzőnek céloznia, hogy eltalálja az almát? b.) Hol lesz az alma, amikor a nyílvessző eltalálja? c.) Mekkora lesz a legnagyobb magasság és mely időpillanatban? d.) Rajzolja le a két test mozgását és a találkozás helyét! Vegyen 0,5 s-os időközöket az ábrázoláshoz! A légellenállástól tekintsünk el! 10 pont Megoldás a.) A találkozásnál az elmozdulások függőleges komponense ugyanakkora, hiszen azonos magasságból indultak. α = 60, az alma és β a keresett nyíl kezdősebességének a vízszintessel bezárt szöge. v A0.sinα.t g.t / = v Ny0.sinβ.t g.t /, innen az összevonások és egyszerűsítések után, ahonnan β = 5. Ilyen irányban kell célozni. b.) Az elmozdulások vízszintes komponenseinek összege a 10 m. Ezt felírva meg tudjuk határozni a találkozásig eltelt időt.

v A0.cosα.t + v Ny0.cosβ.t = 10 m, innen az idő t =,5 s nak adódik. Az alma vízszintes elmozdulása v A0.cosα.t = 5 m az alma függőleges elmozdulása v A0.sinα.t g.t / = 1 m Innen az elmozdulás Pythagoras tételével 7,7 m. d) Rajzolja le a két test mozgását és a találkozás helyét! Alma: v A0.sinα. g.t em = 0 0.sin60 = g.t em t em = 1,7 s, tehát már lefelé esik az alma. Nyíl v Ny0.sinβ.- g.t em = 0 41.sin5 = g.t em t em = 1,7 s, tehát már a nyíl is lefelé esik. Tehát mind a nyíl, mind az alma a hajítási parabola lefelé tartó ágában van. Alma x = 0.cos60.t = 10.t y = 0.sin60.t 5.t = 17,3.t 5.t idő (s) x (m) y (m) 0 0 0 0,5 5 7,4 1 10 1,3 1,5 15 14,8 0 14,6,5 5 1 0 38 0 0 57 0 0 76 0 0 95 0 0 10 0 Nyíl x = 41.cos5.t = 38.t y = 41.sin5.t 5.t = 17,3.t 5.t idő (s) 10 - x (m) y (m) 0 10 0 0,5 101 7,4 1 8 1,3

1,5 63 14,8 44 14,6,5 5 1 0 0 0 c) A maximális magasság mindkét esetben: y max = 15,3 m. bármelyik függőleges összefüggésből számolva, hiszen azok azonosak. Vegyük észre, hogy a függőleges irányú mozgás azonos, melynek így is kell lennie. Ha egy időpontban találkoznak, az azt jelenti, hogy a többi időpontban is együtt mozogtak a függőleges irányban.