Furfangos fejtörők fizikából



Hasonló dokumentumok
Hiányos másodfokú egyenletek. x 8x 0 4. A másodfokú egyenlet megoldóképlete

MEGOLDÓKULCS AZ EMELT SZINTŰ FIZIKA HELYSZÍNI PRÓBAÉRETTSÉGI FELADATSORHOZ 11. ÉVFOLYAM

6. HMÉRSÉKLETMÉRÉS. A mérés célja: ismerkedés a villamos elven mköd kontakthmérkkel; exponenciális folyamat idállandójának meghatározása.

A feladatok megoldása

n akkor az n elem összes ismétléses ... k l k 3 k 1! k 2!... k l!

Ha vasalják a szinusz-görbét

Méréssel kapcsolt 3. számpélda

Kisfeszültség villamosenergia-elosztó rendszer vezetékeinek méretezése (szükséges keresztmetszet meghatározása)

Digitál-analóg átalakítók (D/A konverterek)

E E E W. Előszó. Kifejtés

Tanulói munkafüzet. FIZIKA 9. évfolyam egyetemi docens

A hidegzömítés alapesetei és geometriai viszonyai a 4.6. ábrán láthatók ábra A hidegzömítés alapesetei, zömítés (l/d) viszonyai

A CIKLONOK SZEMLÉLETES TANÍTÁSA KÖZÉPISKOLÁBAN THE SUGGESTIVE TEACHING OF THE CYCLONES IN A SECONDARY SCHOOL

Általános Szerződési Feltételek

Ahogyan a hálózatszerelő cégek látják

2. Hatványozás, gyökvonás

Témakörök az osztályozó vizsgához. Matematika

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády 51. ročník Fyzikálnej olympiády. Szlovákiai Fizikai Olimpiász Bizottság Fizikai Olimpiász 51.

OSZTÁLYOZÓ VIZSGA TÉMAKÖREI

23. ISMERKEDÉS A MŰVELETI ERŐSÍTŐKKEL

Körmozgás és forgómozgás (Vázlat)

VALÓS SZÁMOK MEGKÖZELÍTÉSE TÖRTEKKEL

Előadó: Dr. Kertész Krisztián

Kosztolányi József Kovács István Pintér Klára Urbán János Vincze István. tankönyv. Mozaik Kiadó Szeged, 2013

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

V. GYAKORLATOK ÉS FELADATOK ALGEBRÁBÓL

Alkalmazott modul: Programozás

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

7. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Differenciaegyenletek

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI május 5. KÖZÉPSZINT I.

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria I.

Első sorozat (2000. május 22. du.) 1. Oldjamegavalós számok halmazán a. cos x + sin2 x cos x. +sinx +sin2x =

Szakács Jenő Megyei Fizikaverseny

Összetett hálózat számítása_1

Matematikai modellalkotás

Geometriai példatár 2.

1. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT

MUNKAANYAG. Szabó László. Szilárdságtan. A követelménymodul megnevezése:

Tanmenet Matematika 8. osztály HETI ÓRASZÁM: 3,5 óra ( 4-3) ÉVES ÓRASZÁM: 126 óra

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kötőcsavarok szilárdsági tulajdonságainak jelölési módját!

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA II.

Komplex számok szeptember Feladat: Legyen z 1 = 2 3i és z 2 = 4i 1. Határozza meg az alábbi kifejezés értékét!

TARTÁLY LÉGRITKÍTÁSÁNAK TERMODINAMIKAI MODELLEZÉSE

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. Prefix jelentések. 2. Mi alapján definiáljuk az 1 másodpercet? 3. Mi alapján definiáljuk az 1 métert? 4. Mi a tömegegység definíciója?

9. Áramlástechnikai gépek üzemtana

Tizenegyedik gyakorlat: Parciális dierenciálegyenletek Dierenciálegyenletek, Földtudomány és Környezettan BSc

Gyakorló feladatok Tömegpont kinematikája

6. modul Egyenesen előre!

A tanúsítási rendszer változása

2) = 0 ahol x 1 és x 2 az ax 2 + bx + c = 0 ( a,b, c R és a 0 )

Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehűlése. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

FIZIKA Tananyag a tehetséges gyerekek oktatásához

A.15. Oldalirányban nem megtámasztott gerendák

Középszintű érettségi témakörök fizikából 2015/2016-os tanév

ESR színképek értékelése és molekulaszerkezeti értelmezése

A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató FELADATOK

A továbbhaladás feltételei fizikából és matematikából

Lázmérő. Bimetáll hőmérő. Digitális hőmérő. Galilei hőmérő. Folyadékos hőmérő

MATEMATIKA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADATOK május 19. du. JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

MATEMATIKA ÍRÁSBELI VIZSGA EMELT SZINT% ÉRETTSÉGI VIZSGA október október 15. 8:00 MINISZTÉRIUMA EMBERI ERFORRÁSOK

KÖZGAZDASÁGI ALAPISMERETEK (ELMÉLETI GAZDASÁGTAN)

A műszaki rezgéstan alapjai

Kálmán-szűrés. Korszerű matematikai módszerek a geodéziában

Optika feladatok (szemelvények a 333 Furfangos Feladat Fizikából könyvből)

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. mérés. Egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata

Általános információk

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI október 20. EMELT SZINT

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA I.

Azonosító jel: MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA október 25. 8:00. Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Atommagok mágneses momentumának mérése

9. évfolyam feladatai

Diszkrét matematika II. gyakorlat

1. tétel. 1. Egy derékszögű háromszög egyik szöge 50, a szög melletti befogója 7 cm. Mekkora a háromszög átfogója? (4 pont)

Matematika 10 Másodfokú egyenletek. matematika és fizika szakos középiskolai tanár. > o < szeptember 27.

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Visszatérítő nyomaték és visszatérítő kar

A RUGALMAS GYÁRTÓRENDSZEREK MŰVELETTÍPUSON ALAPULÓ KAPACITÁSELEMZÉSÉNEK EGYSZERŰSÍTÉSE

1. A kutatások elméleti alapjai

6. Bizonyítási módszerek

TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ GONDOLKOZZ ÉS SZÁMOLJ! HOZZÁRENDELÉS, FÜGGVÉNY... 69

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI május 8. EMELT SZINT I.

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Fizikaverseny, Döntő, Elméleti forduló február 8.

Fogópáros fa fedélszék számítása

KÖZGAZDASÁGI ALAPISMERETEK (ELMÉLETI GAZDASÁGTAN)

3. előadás Reaktorfizika szakmérnököknek TARTALOMJEGYZÉK. Az a bomlás:

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

AutoN cr. Automatikus Kihajlási Hossz számítás AxisVM-ben. elméleti háttér és szemléltető példák február

3. Nevezetes ponthalmazok a síkban és a térben

2. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT

Átírás:

Furfangos fejtörő fiziából Vigh Máté ELTE Komple Rendszere Fiziája Tanszé Az atomotól a csillagoig 03. április 5.

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen hosszú lesz az egyi végénél fogva felfüggesztett sliny? A sliny tömege m, rugóállandója D.

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen hosszú lesz az egyi végénél fogva felfüggesztett sliny? A sliny tömege m, rugóállandója D. Mi oozza a fejtörést? A sliny minden pontját más erő feszíti! L L mg D

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen hosszú lesz az egyi végénél fogva felfüggesztett sliny? A sliny tömege m, rugóállandója D. Mi oozza a fejtörést? A sliny minden pontját más erő feszíti! L L mg D

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen hosszú lesz az egyi végénél fogva felfüggesztett sliny? A sliny tömege m, rugóállandója D. Mi oozza a fejtörést? A sliny minden pontját más erő feszíti! L L mg D Az erő legalul nulla, a felfüggesztésnél pedig mg. Ötlet: osszu fel a sliny-t N darab, egyenlő tömegű részre!

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen hosszú lesz az egyi végénél fogva felfüggesztett sliny? A sliny tömege m, rugóállandója D. L Alulról számolva a -adi darabát feszítő erő: A -adi daraba megnyúlása (azaz a hossza): A sliny teljes megnyúlása: F l m N F ND g mg N D l N N mg mg mg N( N ) N D N D N D mg D Olyan, mintha mg/ átlagos erő feszítené a slinyt!

. Fejtörő. A,,SLINKY-rugó'' egy olyan rugó, melyne nyújtatlan hossza elhanyagolhatóan icsi, jó özelítéssel öveti a Hooe-törvényt, és már a saját súlya hatására is számottevően megnyúli. Milyen alaot vesz fel egy ilyen rugó, ha a végeit azonos magasságban, egymástól bizonyos távolságban rögzítjü?

Rajzolju fel a sliny egy tetszőlegesen iválasztott darabjára az erőet!

Rajzolju fel a sliny egy tetszőlegesen iválasztott darabjára az erőet! Hatna a rugalmas erő (érintő irányúa, hiszen a sliny önnyen hajli),

Rajzolju fel a sliny egy tetszőlegesen iválasztott darabjára az erőet! Hatna a rugalmas erő (érintő irányúa, hiszen a sliny önnyen hajli), valamint a nehézségi erő, úgy, hogy a forgatónyomatéo eredője nulla legyen.

Felismerés: a rugalmas erő vízszintes omponense meg ell egyezzen! Sőt, a feszítőerő omponense a sliny minden pontjában ugyanaora. F (A) (B) F valamint a nehézségi erő, úgy, hogy a forgatónyomatéo eredője nulla legyen.

Ötlet: Gondolatban osszu fel a sliny-t függőleges egyeneseel egyenlő tömegű darabára! (Tudju hogyan ell? Nem, de ez nem számít!) Az egyenlő tömegű darabána azonos a rugóállandója. (Ha az egész sliny rudóállandója D, aor az N számú darabána egyenént D*=ND.)

Egyetlen is darabára ható erő: A daraba hossza (~megnyúlása) arányos az őt feszítő erővel: l ahol D* a is daraba rugóállandója. F / D A hosszna az -irányú vetülete pedig arányos a feszítőerő -irányú vetületével:, F / D Láttu, hogy F mindenhol ugyanaora, csaúgy, mint a darabá D* rugóállandója, ezért a darabá vetülete is megegyezi!

Tehát a sliny-t nem így ell egyenlő tömegű darabára felosztani:

Tehát a sliny-t nem így ell egyenlő tömegű darabára felosztani:

hanem így: Tehát a sliny tetszőleges (nem feltétlenül icsi) darabjána tömege arányos a darab vízszintes vetületével!

F y mg, d itt m a teljes sliny tömege. Másrészt: F D ND Dd A feszítőerő érintőirányú, ezért a sliny meredesége az helyen: y F F y mg Dd Keressü az y() függvényt. Analógia: ez az egyenlet éppen olyan, mint az egyenletesen gyorsuló mozgás sebessége az idő függvényében: v t a t a t y mg Dd y mg Dd

Tehát a sliny alaja parabola! y mg Dd

It doesn't matter how beautiful your theory is, it doesn't matter how smart you are. If it doesn't agree with eperiment, it's wrong Richard P. Feynman

It doesn't matter how beautiful your theory is, it doesn't matter how smart you are. If it doesn't agree with eperiment, it's wrong Richard P. Feynman Nézzü meg, mennyire műödi az elméletün!

80 cm 90 cm

80 cm 90 cm

Az elmélet szerint parabola alaot várun, azaz: ahol n. n y a, Vegyü mindét oldal logaritmusát! ln y ln a nln Ha tehát ln(y)-t ábrázolju ln() függvényében, egy egyenest ell apnun, amine meredesége megadja az empírius itevőt.

Az elmélet szerint parabola alaot várun, azaz: ahol n. n y a, Vegyü mindét oldal logaritmusát! ln y ln a nln Ha tehát ln(y)-t ábrázolju ln() függvényében, egy egyenest ell apnun, amine meredesége megadja az empírius itevőt.

Az egyenes jól illeszedi, leolvasható az egyenlete: ln y 3.06.0ln ln y ln a nln Az empírius itevő.0! n.0 a ep( 3.06) 0.047 (cm - )

Az egyenes jól illeszedi, leolvasható az egyenlete: ln y 3.06.0ln ln y ln a nln Az empírius itevő.0!

Műödi a fizia!

Műödi a fizia! 34

3. Fejtörő. A sliny-t függőlegesen lelógatju majd elengedjü. Milyen mozgást végez a rugó? Meora lesz a sebessége a teljes összecsuódás után? Vizsgálju meg a mozgás energiaviszonyait!

3. Fejtörő. A sliny-t függőlegesen lelógatju majd elengedjü. Milyen mozgást végez a rugó? Meora lesz a sebessége a teljes összecsuódás után? Vizsgálju meg a mozgás energiaviszonyait! A teljes összecsuódásig áll!

Modell: teintsü úgy, mintha a sliny N darab egyforma tömegpontból állna, melyeet egyforma rugó ötne össze! Minél nagyobb N, annál jobb a özelítés. m m/ N, D ND

Modell: teintsü úgy, mintha a sliny N darab egyforma tömegpontból állna, melyeet egyforma rugó ötne össze! Minél nagyobb N, annál jobb a özelítés. ND D N m m, / Bevezetjü az ábrán látható oordinátáat:, l l

Alulról számolva a -adi golyóra ható eredő erő: Modell: teintsü úgy, mintha a sliny N darab egyforma tömegpontból állna, melyeet egyforma rugó ötne össze! Minél nagyobb N, annál jobb a özelítés. ND D N m m, / F F m g a m Bevezetjü az ábrán látható oordinátáat:, l l

Alulról számolva a -adi golyóra ható eredő erő: Modell: teintsü úgy, mintha a sliny N darab egyforma tömegpontból állna, melyeet egyforma rugó ötne össze! Minél nagyobb N, annál jobb a özelítés. ND D N m m, / F F m g a m Bevezetjü az ábrán látható oordinátáat:, l l Hooe-törvényt és a rugó hosszát a oordinátáal ifejezve apju: m D m D g a m D g a

Ez az egyenlet tömörebben is írható vetoro és mátrio bevezetésével: m D g X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0, 4 3 m D g Kezdetben: D g m D g m D g m l 6 3 0, ) (, ) ( (0) (0) (0) X

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani?

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani? Numeriusan!

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani? Numeriusan! t t t t t t t t t t ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( X X X X X X Legegyszerűbb, léptető algoritmus:

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani? Numeriusan! t t t t t t t t t t ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( X X X X X X Legegyszerűbb, léptető algoritmus: Mit apun eredményül?

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani? Numeriusan! Legegyszerűbb, léptető algoritmus: X( t X ( t t) t) X( t) X ( t) t X ( t) X ( t) t Mit apun eredményül? A menete utoléri egymást és áthaladna egymáson

Hogyan lehet egy ilyen bonyolult mozgásegyenletet megoldani? Numeriusan! Legegyszerűbb, léptető algoritmus: X( t X ( t t) t) X( t) X ( t) t X ( t) X ( t) t Mit apun eredményül? A menete utoléri egymást és áthaladna egymáson Vegyü bele a számolásba a menete rugalmatlan ütözését is!

SUCCESS

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Hová tűnt a hiányzó energia?

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Tapasztalat (szimulácóból): az összecsuódó sliny-nél a ezdeti energia fele alaul át csa mozgási energiává.

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Tapasztalat (szimulácóból): az összecsuódó sliny-nél a ezdeti energia fele alaul át csa mozgási energiává. A többi a menete rugalmatlan ütözései során hővé alaul. Próbálju meg megérteni részletesebben!

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Tapasztalat (szimulácóból): az összecsuódó sliny-nél a ezdeti energia fele alaul át csa mozgási energiává. A többi a menete rugalmatlan ütözései során hővé alaul. Próbálju meg megérteni részletesebben! Osszu fel ismét a rugót N egyenlő tömegű részre! L A -adi daraba megnyúlása (azaz a hossza): l F ND mg N D Az n-edi daraba magassága a legalsó ponthoz épest: n n l n mg N D mg N D n mg N D n( n )

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Az n-edi daraba magassága a legalsó ponthoz épest: n mg N D n( n ) A tömegözéppont távolsága a legalsó ponttól: L

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Az n-edi daraba magassága a legalsó ponthoz épest: n mg N D n( n ) A tömegözéppont távolsága a legalsó ponttól: H TKP N m N mg n N N n n n( n ) 3 m N n N D n L H mg mg N( N )( N ) TKP N 3 D 3 6 D mg L D Emléeztető: a sliny L hossza:

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Az n-edi daraba magassága a legalsó ponthoz épest: n mg N D n( n ) A tömegözéppont távolsága a legalsó ponttól: H TKP N m N mg n N N n n n( n ) 3 m N n N D n L H mg mg N( N )( N ) TKP N 3 D 3 6 D mg L D Emléeztető: a sliny L hossza: Tehát a tömegözéppont H TKP =L/3 magasságban van!

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Az n-edi daraba magassága a legalsó ponthoz épest: n mg N D n( n ) A tömegözéppont távolsága a legalsó ponttól: H TKP N m N mg n N N n n n( n ) 3 m N n N D n L H mg mg N( N )( N ) TKP N 3 D 3 6 D mg L D Emléeztető: a sliny L hossza: Tehát a tömegözéppont H TKP =L/3 magasságban van!

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben L Tehát a potenciális energia a legalsó ponthoz épest: 3 L E pot mg A rugalmas energia? A övetező: N N N rug D N mg ND l ND l ND E 4 ) ( D mg N N N D N mg E rug 6 ) ( ) )( ( 6 ) ( 3

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben Tehát a potenciális energia a legalsó ponthoz épest: A rugalmas energia? A övetező: E pot mg L 3 E rug N ND l N ( mg) NDl ND 4 N D N L E ( mg) ( mg) N( N )(N ) rug 3 N D 6 6 D Emléeztető: a sliny L hossza: mg L D E rug ( mg) 6D mg L 3 Ugyanaora!

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben E pot mg L 3 E rug mg L 3 Mennyi a mozgási energia a teljes összecsuódás pillanatában? A TKP szabadon esi L/3 magasságról! v gl E mg L in 3 3 L

Energetiai viszonyo az összecsuódás özben E pot mg L 3 E rug mg L 3 Mennyi a mozgási energia a teljes összecsuódás pillanatában? A TKP szabadon esi L/3 magasságról! v gl E mg L in 3 3 L Tehát a menete ütözéseor eletező hő (energiamegmaradás): Q E pot E rug E in mg L 3

Érdelődőne ajánlom: KöMaL budapesti diáolimpiai szaör hazai versenye Köszönöm a figyelmet!