Fizikai olimpiász. 51. évfolyam. 2009/2010-as tanév. B kategória

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

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

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie E Texty úloh v maďarskom jazyku

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády 49. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2007/2008

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

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

Mechanika - Versenyfeladatok

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

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády 49. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2007/2008

A lendületmegmaradás vizsgálata ütközı kiskocsikkal PIC idıméréssel fotokapukkal

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Tömegmérés stopperrel és mérőszalaggal

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

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

FYZIKÁLNA OLYMPIÁDA 53. ročník, 2011/2012 školské kolo kategória C zadanie úloh, maďarská verzia

59. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2017/2018 Kategória B domáce kolo. Text úloh

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

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

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

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

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

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

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

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

Érettségi feladatok: Trigonometria 1 /6

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

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

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády. Szlovákiai Fizikai Olimpiász Bizottság

1. ábra. 24B-19 feladat

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

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

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

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

Mérd fel magad könnyedén!

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Az egyenes egyenlete: 2 pont. Az összevont alak: 1 pont. Melyik ábrán látható e függvény grafikonjának egy részlete?

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

Oktatási Hivatal FIZIKA. II. kategória. A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 1. forduló. Javítási-értékelési útmutató

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI 2013 I. rész

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Szilárd testek rugalmassága

3. feladat Hány olyan nél kisebb pozitív egész szám van, amelyben a számjegyek összege 2?

FYZIKÁLNA OLYMPIÁDA 53. ročník, 2011/2012 školské kolo kategória B zadanie úloh, maďarská verzia

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2009/2010. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló. FIZIKA I. kategória FELADATLAP. Valós rugalmas ütközés vizsgálata.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Síkgeometria

Mechanika I-II. Példatár

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Fizika A2E, 8. feladatsor

10. Differenciálszámítás

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

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

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

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

Gyakorló feladatok a geometria témazáró dolgozathoz

Megyei matematikaverseny évfolyam 2. forduló

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

57. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2015/2016 Kategória B domáce kolo Texty úloh

59. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2017/2018 Kategória D domáce kolo Text úloh preklad do maďarského jazyka

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

Alapmőveletek koncentrált erıkkel

Tömegvonzás, bolygómozgás

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Megoldás: A feltöltött R sugarú fémgömb felületén a térerősség és a potenciál pontosan akkora, mintha a teljes töltése a középpontjában lenne:

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

5. A súrlódás. Kísérlet: Mérje meg a kiadott test és az asztal között mennyi a csúszási súrlódási együttható!

XVIII. TORNYAI SÁNDOR ORSZÁGOS FIZIKAI FELADATMEGOLDÓ VERSENY

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Geometriai feladatok, 9. évfolyam

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, I. forduló november 14.

Érettségi feladatok Koordinátageometria_rendszerezve / 5

Elvégzendő mérések, kísérletek: Egyenes vonalú mozgások. A dinamika alaptörvényei. A körmozgás

3.1. ábra ábra

ÁLTALÁNOS JÁRMŰGÉPTAN

= 163, 63V. Felírható az R 2 ellenállásra, hogy: 163,63V. blokk sorosan van kapcsolva a baloldali R 1 -gyel, és tudjuk, hogy

Irányításelmélet és technika I.

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

Kisérettségi feladatsorok matematikából

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

DÖNTİ április évfolyam

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

A felcsapódó kavicsról. Az interneten találtuk az alábbi, a hajítás témakörébe tartozó érdekes feladatot 1. ábra.

Átírás:

Fizikai olimpiász 51. évfolyam 2009/2010-as tanév B kategória A házi forduló feladatai (további információk a http://fpv.uniza.sk/fo vagy www.olympiady.sk honlapokon) A fizikai olimpiász résztvevıinek ajánljuk az alacsonyabb kategóriák feladatainak megoldását, illetve az FKS levelezı szemináriumában való részvételt (www.fks.sk)

1. A visszapattanó labda (Mária Kladivová) Két fiú lassan futott a vízszintes parkolóban a kamion után, amely sebessége volt. Tételezzék fel, hogy a parkoló üres volt, és a fiúk nem voltak veszélyeztetve! Az egyik fiú úgy próbálta a labdáját rádobni a kamion függıleges hátoldalára, hogy a másik fiú elkaphassa a labdát, még mielıtt az földet ér. a) Az elsı próbálkozásnál a dobó fiú egy pillanatra megállt és a labdát magsságból kezdı sebességgel dobta rá a kamion függıleges hátlapjára. A dobás pillanatában a kamion távolságban volt. Elkaphatta a másik fiú a labdát földet érése elıtt, ha sebességgel futott?. b) A második próbálkozásnál a labda ugyanolyan feltételek mellett, ugyanazzal a kezdısebességgel lett eldobva a kamion hátlapjára, felfelé szög alatt, a vízszintes síktól felfelé mérve. Elkaphatta a másik fiú a labdát mielıtt földet ért volna? c) Határozzák meg (az adott távolság, a kezdeti sebesség és a dobás magasságánál) a dobás szögének lehetséges intervallumát, amelynél a kamion hátlapjáról visszapattanó labda elméletileg elkapható, még mielıtt földet érne! A kamion hátlapjának felsı széle magasan van a a parkoló felszíne felett. A nehézségi gyorsulás 1. megjegyzés: Az ütközésrıl tételezzék fel, hogy tökéletesen rugalmas! 2. megjegyzés: a c) feladat megoldását grafikusan ajánlatos megoldani; az egyenlet megoldásánál helyettesítsék be és számértékeit! 2. Golyó az éken (Milan Grendel) Az sugarú gömböt csúszásmentesen hagyjuk legurulni egy vízszintes alátétre helyezett éken. Az ék az alátéten súrlódás nélkül szabadon képes csúszni. Az ék háromoldalú hasáb alakú, alapja derékszögő háromszög, amely átfogójának hossza. A hasáb azon oldala, amelyen a golyó gurul, a vízszintes síkkal szöget zár be, a másik oldal merıleges az alátétre. A golyó tömege, az ék tömege, és mindkét test homogén. A gurítás kezdetén a golyó és az ék is nyugalomban vannak az alátéthez viszonyítva, és a golyó az ék oldalát a felsı élének közepén érinti (lásd a B 1 ábrát). a) Mekkora távolságot csúszik az ék attól a pillanattól, hogy a golyó gurulni kezd, addig a pillanatig, amikor a golyó megérinti az alátétet? b) Határozzák meg a golyó középpontja sebességének és az ék sebességének nagyságát abban a pillanatban, amikor a golyó megérinti az alátétet! c) Mekkora lesz a golyó és az ék kinetikus energiájának aránya abban a pillanatban, amikor a golyó megérinti az alátétet? d) Mekkora az a idı, amely a mozgás kezdetétıl telik el addig a pillanatig, amikor a golyó megérinti az alátétet? e) Mekkora lesz a golyó + ék rendszer impulzusának vízszintes és függıleges komponense, miután a golyó átgurul az ékrıl az alátétre? Az eredményt indokolják meg fizikailag! Tételezzék fel, hogy a golyó + ék rendszerben a mechanikus energia vesztesége a mozgás folyamán elhanyagolhatóan kicsi, és miután a golyó elérte az alátétet, az alátéten csúszás nélkül gurul tovább! Az a) rész megoldásakor érdemes felhasználni a testek rendszerének tömegközéppontjára vonatkozó tételt! A feladatot oldják meg általánosan, majd a következı értékekkel: r = 1,0 cm, l = 10 cm, -2 m 1 = 10 g, m 2 = 20 g, φ = 30, a gravitációs gyorsulás nagysága g = 9,81 m s.!

r l ϕ B 1 ábra 3. A pálca rezgései a tálban (Ľubomír Konrád) Egy sugarú szilárd gömbfelület belsejében szabadon mozoghat egy hosszúságú homogén pálca úgy, hogy közben ugyanabban a függıleges síkban marad, amely áthalad a gömb középpontján (lásd a B 2 ábrát). Ha a gömb és a pálca közötti súrlódás elhanyagolhatóan kicsi, a pálca csillapítatlan harmonikus rezgést fog végezni. Határozzák r meg a rezgések periódusát! R d α Csak az egyensúlyi helyzet körüli kis rezgéseket vegyék figyelembe, amelyekre és érvényes, hogy valamint B 2 ábra 4. Elektromos hálózat (Tomáš Bzdušek) Az egyenlı oldalú háromszög alakú elektromos hálózat állandó lineáris fajlagos ellenállású drótból készült. Az ABC háromszög oldalának hossza Az AC és BC szárakat az, vezetı szakaszok kötik össze, amelyek ugyanabból a drótból készültek. Az átkötések az ABC háromszög magasságának távolságában vannak a C csúcstól mérve (lásd a B 3 ábrát). Tételezzék fel, hogy az átkötések száma a) Határozzák meg az feszültségő áramforrás teljesítményét, ha az A és B pontokhoz csatlakoztatjuk! b) Határozzák meg az és pontok közt folyó áramot, ha az a) pontban megadott módon kötjük be az áramforrást! Mekkora értéknél lesz ha és az áramforrás árama? c) Határozzák meg az és pontok közti feszültséget, miután az áramforrást az a) pontban leírt módon csatlakoztatjuk! d) Határozzák meg a hálózat háromszög által meghatározott részében leadott hıteljesítményt és felületi fajlagos hıteljesítményt, miután az áramforrást az a) pontban megadott módon csatlakoztatjuk! Itt az háromszög területe. e) Mekkora lesz az áramforrás teljesítménye, ha az a) pont áramforrását a háló A és C pontjaihoz csatlakoztatjuk?

C A 2 B 2 A 1 B 1 A B 3 ábra B Megjegyzés: Ajánlatos áttanulmányozni a Fizikai olimpiász 49. évfolyama A kategóriájának 4. feladatát! 5. Kondenzátorok (Ľubomír Konrád) Az ellenállású rezisztorok valamint és kapacitású kondenzátorok a B 4 ábrán látható módon vannak hídba csatolva. A folyamat elején a kondenzátorok nincsenek feltöltve. A híd A és B csomópontjaihoz állandó feszültségő és belsı ellenállású áramforrást csatlakoztatunk. a) Mekkora maximális nagyságú áram folyik át az áramforráson a híd kondenzátorainak töltése során? b) Határozzák meg, mekkora munkát végez az áramforrás a híd kondenzátorainak feltöltésekor! c) Határozzák meg a kondenzátorok feltöltése alatt a rezisztorokban felszabaduló hı nagyságát! d) Határozzák meg az áramkör feltöltésének hatásfokát, ahol a feltöltött kondenzátorok elektrosztatikus terének energiája! A feladatot oldják meg általánosan, majd a következı értékekre: R 1 = 20 Ω, R 2 = 50 Ω, C 1 = 200 µf, C 2 = 50 µf, C 3 = 150 µf, U = 12 V, R = 2,0 Ω.. C R 1 C 2 A C 3 B C 1 D R 2 B 4 ábra S U R

6. Az inga anharmonikus rezgései (Ivo Čáp) A fizikai inga periódusának mérésekor abból a feltevésbıl szoktak kiindulni, hogy a lengés periódusideje nem függ az inga egyensúlyi helyzetétıl mért szélsı szögkitéréstıl. Ez a feltevés azonban csak akkor fogadható el, ha az inga szögkitérése kicsi. Ekkor megfelelı pontossággal érvényes a visszafordító erınyomaték és szögkitérés közti egyenes arányosság, tehát illetve Nagyobb kitérések esetén a számítások bonyolultabbak, ekkor a mozgásegyenletek numerikus megoldása is használatos. A feladat célja megvizsgálni a lengésidı T periódusának függését az inga szélsı szögkitérésétıl. a) Fejezzék ki a fizikai inga periódusidejét (az egyensúlyi helyzettıl számított) kis szögkitérések esetén, mint az inga m tömegének, az inga forgástengelyére számított J tehetetlenségi nyomatékának és tömegközéppontja forgástengelyétıl mért a távolságának függvényét! A T periódus kiszámításához a következı a numerikus módszert használják! A z inga lengésidejének azt a mozgást választjuk, amikor az inga a egyensúlyi helyzetbıl eljut a szögkitéréső szélsı helyzetbe. Nagyon rövid idı alatt az inga kitérése kis szöggel változik. Mivel az szögsebesség a lengés közben változik, a fenti kifejezés annál pontosabb, minél rövidebb idıintervallumot választunk. b) Fejezzék ki az inga szögsebességét a azonnali kitérés, szélsı kitérés és a kis lengések periódusidejének függvényeként! A szögkitérés kiszámításához használják a következı kis szögkitérés-változást meghatározó algoritmust ahol és a szögkitérés és szögsebesség a idıpontban! Ez a kifejezés lehetıvé teszi a szögkitérés kiszámítását a pillanatban. Ehhez az új szögkitéréshez kiszámítjuk a szögsebesség új értékét, majd a számítások folytatódnak az új ertékek kiszámításával a idıre, stb.. A számításokat addig folytatjuk, amíg el nem érjük, a szögkitérésnél, a szélsı szögkitéréssel egyenlı értéket. A szükséges lépések száma határozza meg az inga lengésidejét. A megfelelı pontosság eléréséhez megfelelıen rövid idı intervallumot kell választani (nagyságrendileg ), tehát a lépések száma jelentıs. Ehhez hasonló numerikus-számítások számítógépet igényelnek. c) Számítsák ki numerikusan (megfelelı számítógépprogram segítségével) az inga relatív lengésidejét a következı táblázatban feltüntetett szélsı szögértékre! Töltsék ki a táblázatba a lengésidı relatív eltérését a lengésidıtıl! A numerikus-számításokhoz használják a értéket! Szög φ 0 [ ] T/T 0 T/T 0 [%] 2 5 10 20 45 90 120 130 150 170 175 179

Állapítsák meg a kapott értékek alapján, hogy mekkora szélsı szögkitérésnél tételezhetjük fel a megkövetelt pontossággal, hogy az inga lengése harmonikus, és a periódusidı független a szélsı szögkitéréstıl! d) A számítások pontossága a választott relatív lépés nagyságától függ. A numerikusszámítások pontosságának megítélése céljából számítsák ki értékét, ahol a szélsı szögkitérés lengésideje! Mivel nagyon kis kilengésrıl van szó, az eredmény várhatóan nagy pontossággal lesz. Ismételjék a számításokat kisebb relatív lépésekkel és az eredményt foglalják a következı táblázatba! t/t 0 10 10 5 5 10 5 2 10 5 1 10 5 T 2 /T 0 A kapott eredmények alapján indokolják meg a lépések nagyságának hatását a számítások pontosságára! 7. Kísérleti feladat (Ivo Čáp) A fizikai inga anharmonikus rezgéseinek vizsgálata. Végezzenek kísérletet (az elızı feladattal kapcsolatosan) a numerikus eljárással kapott relatív periódusidı igazolására különbözı szélsı szögkitérés értékére! A méréshez használjanak tetszıleges ingát, amely a vízszintes tengely körül a 0 és 180 tartományban lenghet! Jól megfelel ennek a célnak egy kerékpárkerék, rögzítve a kerékpár villás tartójában, jó minıségő és megkent csapággyal. A kerék keretére szalagragasztóval megfelelı tömegő nehezéket rögzítünk. Ezzel eltolódik a kerék tömegközéppontja, és készen van az inga a megfelelı lengésidıvel. A mérés kényelmessége szempontjából alkalmas olyan beállítás, ahol a lengésidı hosszabb (4 s esetleg hosszabb). A lehetı legnagyobb pontosság elérése érdekében mérjék meg a lehetı legtöbb kilengés lengésidejét! A mérés teljes idejét úgy kell megválasztani, hogy a mérés ideje alatt a szélsı szögkitérés ideje lényegesen ne változzon! (Megjegyzés: Amennyiben a méréshez használt stopperóra pontossága, a relatív pontosság eléréséhez a mérés idıtartamának közelítıleg 200 s-nak (3 percnek) kell lennie.) A méréseket a következı táblázatban található szélsı szögkitérésekre végezzék el (a szöget a kerék keretére szögmérı használatával felrajzolt szögértékek segítségével határozzák meg)! szögφ 0 [ ] 2 5 10 20 45 90 120 130 150 170 175 T/T 0 T/T 0 [%] A értéknek a szélsı szögkitérésnek megfelelı lengésidıt vegyék! Minden mérést ismételjenek 5-ször, és a táblázatba a értékhez az átlagértéket írják be! A mérések eredményét hasonlítsák össze a 6. feladatban kapott numerikus eredménnyel! Fizikai Olimpiász Chyba! Nenašiel sa žiaden zdroj odkazov.. évfolyam a Chyba! Nenašiel sa žiaden zdroj odkazov. kategória Chyba! Nenašiel sa žiaden zdroj odkazov.. fordulójának feladatai

A feladatok szerzıi: Mária Kladivová, Milan Grendel, Ľubomír Konrád, Tomáš Bzdušek, Ivo Čáp Bírálat: Ľubomír Mucha, Mária Kladivová Szerkesztı: Ivo Čáp Pénzügyi támogatás: a Szlovák Iskolaügyi Minisztérium a Iuventa (Bratislava) képviseletében Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády, 2009 Translation Teleki Aba; 2009