A Siófoki Perczel Mór Gimnázium tanulói segédlete FIZIKA munkafüzet Tanulói kísérletgyűjtemény-munkafüzet az általános iskola 12. osztálya számára 12. o s z t ály CSODÁLATOS TERMÉSZET
TARTALOM 1. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás... 4 2. A nehézségi gyorsulás értékének meghatározása... 6 3. Egyenletesen változó körmozgás... 8 4. Rugó direkciós állandójának meghatározása... 10 5. Matematikai inga... 12 6. A fajhő... 14 7. Galvánelemek... 16 8. Kapacitív ellenállás... 18 9. Induktív ellenállás...20 10. Plánparalel lemez...22 11. Hajszál vastagságának meghatározása...24 12. Napelemcella teljesítményének vizsgálata...26 13. Mérőműszerek méréshatárának kiterjesztése...28 Szerző: Komáromy Mátyás Lektor: Dr. Dőry István Készült a TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0038 A csodálatos természet című pályázat keretében Felelős kiadó: Siófok Város Önkormányzata A tananyagot a felelős kiadó megbízása alapján a KEIOK Kft. és az INNOBOND Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László szakértő A fényképeket készítette és a kísérleteket elvégezte: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely Tördelő szerkesztő: Smohay Márton Kiadás éve: 2014. Példányszám: 38 db Nyomda: VUPE 2008 Szolgáltató és Kereskedelmi Kft. Kaposvár, Kanizsai u. 19. 3
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 1. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás Emlékeztető, gondolatébresztő Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás során megtett út, a s=v 0 t + t 2 végsebesség pedig v=v 0 +at Mit csinálj, mire figyelj? 1. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás út-idő grafikonja Indítsd el a robot 12EVEVM1A programját! Szereld fel a robotra a távolságszenzort! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! Rögzítsd az adatgyűjtő segítségével a robot által megtett utat! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVEVM1B programját indítsd el! 2. A gyorsulás számértékének meghatározása Az összefüggéseket igazolhatjuk az alábbi számítógépes mérésekkel. Indítsd el a robot 12EVEVM1A programját! Szereld fel a robotra a gyorsulásszenzort! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! Rögzítsd az adatgyűjtő segítségével a robot gyorsulását! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVEVM1B programját indítsd el! Ha a 3. kísérletet is elvégzed, akkor a 12EVEVM3A és 12EVEVM3B programmal is végezd el a mérést! 3. Negatív gyorsulás: egyenletesen lassuló mozgás vizsgálata Hozzávalók (eszközök, anyagok) LEGO robot távolságszenzor gyorsulásszenzor adatgyűjtő stopper szigetelő szalag mérőszalag Indítsd el a robot 12EVEVM3A programját! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! Jelöld meg, hol tart a robot, amikor a hangjelzéseket adja! Mérd meg, milyen messze vannak a jelölések az első jeltől! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVEVM3B programját indítsd el! Lego robot 4
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás út-idő grafikonja Készíts út-idő grafikont a mért adatokból az adatgyűjtő segítségével (mindkét mérésre)! Az érintő meghatározására használd az adatgyűjtő megfelelő menüpontját! Töltsd ki a táblázatot az érintő meredekségéből megkapott sebességadatokkal! idő (s) 1 2 3 4 5 1. mérés sebesség (m/s) 2. mérés sebesség (m/s) Határozd meg a gyorsulást a kapott értékekből mindkét esetre! idő (s) 1. és 2. s között 2. és 3. s között 3. és 4. s között 4. és 5. s között 1. mérés sebességváltozás (m/s) gyorsulás (m/s 2 ) 2. mérés sebességváltozás (m/s) gyorsulás (m/s 2 ) Határozd meg az átlagos gyorsulást mindkét mérésre!.......................................................... (Az adatgyűjtő segítségével importálhatod a mért értékeket számítógépre is.) 2. A gyorsulás számértékének meghatározása Az adatgyűjtővel felvett értékeket ábrázold grafikonon mindegyik mérésre! Legalább öt értéket használva számold ki az átlagos gyorsulást!........................................................................................................................................................................ A gyorsulás átlagos értéke az 12EVEVM1A mérés során:......................................................... A gyorsulás átlagos értéke az 12EVEVM1B mérés során:......................................................... Ha az 1. mérést is elvégezted, hasonlítsd össze a kapott értékeket az 1. pontban kapottakkal!........................................................................................................................................... Ha a 3. mérést is elvégzed, akkor a fenti lépéseket végezd el a 12EVEVM3A és 12EVEVM3B mérések során is! A gyorsulás átlagos értéke az 12EVEVM3A mérés során:......................................................... A gyorsulás átlagos értéke az 12EVEVM3B mérés során:......................................................... 3. Negatív gyorsulás: egyenletesen lassuló mozgás vizsgálata Mivel a hangjelzések egyenletesen követik egymást, így levezethető, hogy a gyorsulás az alábbi formulával határozható meg a távolság és időadatokból: a=, ahol t a hangjelzések között eltelt idő, s 1 az első jel távolsága a kezdőjeltől, s n az n-edik jel távolsága a kezdőjeltől. Határozd meg a fenti összefüggés alapján a gyorsulást! Az összes mért távolságadattal végezd el a számítást, majd átlagold a kapott értékeket!................................................................................... Ha a 2. mérést is elvégezted, hasonlítsd össze a kapott értékeket a 2. pontban kapottakkal!............................................................................................................................................ Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 5
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 2. A nehézségi gyorsulás értékének meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Mit csinálj, mire figyelj? 1. Nehézségi gyorsulás értékének meghatározása függőleges hajítással Dobj fel egy krétadarabot majdnem függőlegesen úgy, hogy a kréta éppen a plafonig repüljön! Ügyelj arra, hogy a kréta minél jobban megközelítse, de ne érje el a plafont! Amelyik mérésnél ez nem sikerül, annak eredményeit ne vedd figyelembe a kiértékelésnél! Mérd meg, mennyi idő alatt emelkedik fel és esik vissza a kiindulási szintjére! Legalább öt A nehézségi gyorsulás értékét igen sokféle méréssel meg lehet határozni. Kísérleteink ezek közül mutatnak be néhányat. mérést végezz! Mérd meg, milyen magasan van a plafon a kiindulási helyhez képest! 2. A nehézségi gyorsulás értékének meghatározása detektor segítségével Alakíts ki a talajon puha ütköző felületet a detektor számára! Kapcsold össze a detektort az adatgyűjtővel a leghosszabb vezeték segítségével! Ejtsd le az Hozzávalók (eszközök, anyagok) kréta mérőszalag stopper gyorsulásdetektor adatgyűjtő adatgyűjtőt legfeljebb 1,5 méteres magasságból! Végezd el az ejtést az előzőnél kisebb magasságokból is! Összesen legalább három mérést végezz! Jegyezd fel minden esetben az ejtési magasságot is! Krétás kísérlet 6
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Nehézségi gyorsulás értékének meghatározása függőleges hajítással Milyen magasra emelkedett a krétadarab?.......................................................................... A függőleges hajítás maximális magasságú pontjától kezdve a test mozgása szabadesés. Levezethető, de szimmetria okokból is következik, hogy az emelkedés és a visszaesés ideje megegyezik. A szabadesés ideje tehát a mért időértékek fele. Az emelkedési magasság pedig egyenlő a szabadesés során megtett úttal. Mivel szabadesés során a függőlegesen megtett út a alapján számolható, ebből így g értéke meghatározható. Az emelkedés és visszaesés együttes ideje [s] szabadesés ideje [s] g értéke [m/s 2 ] 1. mérés 2. mérés 3. mérés 4. mérés 5. mérés A nehézségi gyorsulás értékének átlaga:........................................................................... Megegyezik-e a kapott érték az irodalmi értékkel?................................................................ Miért érdemes növelni a mérések számát?......................................................................... Mi okozhatta a mérés hibáját?..................................................................................... 2. A nehézségi gyorsulás értékének meghatározása detektor segítségével Készítsd el az adatgyűjtő segítségével a szabadesés gyorsulás-idő grafikonját! Töltsd ki az alábbi táblázatot a mért, illetve az adatgyűjtő segítségével megállapított adatokkal! Rögzítsd a detektor által a szabadesés során mért gyorsulás értékét! Az ejtési idő úgy határozható meg a grafikonról, hogy megnézzük, a gyorsulás értéke mikor éri el az előbb meghatározott értéket, és azt is, hogy mikor kezdett el csökkeni erről az értékről. A két időpont különbsége a szabadesés ideje. 1. mérés ejtési magasság [m] esési idő [s] nehézségi gyorsulás [m/s 2 ] 2. mérés 3. mérés Hasonlítsd össze az ejtési magasságból és az esési időből számított értéket a detektor által mért gyorsulás értékkel!............................................................................................................. Igazolják-e a kapott eredmények az szabadesés során megtett út képletét, vagyis a összefüggést?....................................................................................................................... Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 7
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 3. Egyenletesen változó körmozgás Emlékeztető, gondolatébresztő Az egyenletesen változó körmozgás során a szögelfordulás (radiánban mérve) a, a gyorsulás pillanatnyi értéke pedig az, ahol a szögsebesség kezdőértéke, a szöggyorsulás, r a sugár és t az idő. Ezeket az összefüggéseket igazolhatjuk az alábbi számítógépes mérésekkel. Mit csinálj, mire figyelj? 1. Egyenesen változó körmozgás szögelfordulás idő grafikonja Indítsd el a robot 12EVK1A programját! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! A robot az indulás pillanatában, majd minden félkör megtétele után hangjelzést ad. Mérd meg az indulást jelentő nulladik jelzés után mennyi idő telik el az egyes jelzésekig! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVK1B programját indítsd el! 2. Szögelfordulás idő grafikon elkészítése számítógépes méréssel Ismét a robot 12EVK1A programot használd, de most szerelj távolságszenzort is a robotra! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! Rögzítsd az adatgyűjtő segítségével a robot mozgását! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVK1B programját indítsd el! Hozzávalók (eszközök, anyagok) LEGO robot távolságszenzor gyorsulásszenzor adatgyűjtő stopper mérőszalag 3. A gyorsulás számértékének mérése Indítsd el a robot 12EVK1A programját! Szereld fel a robotra a gyorsulásszenzort! A robot a nyomógomb megnyomására indul el! Rögzítsd az adatgyűjtő segítségével a robot gyorsulását! Mérd meg a körmozgás pályájának sugarát! Ismételd meg a mérést, de most a robot 12EVK1B programját indítsd el! Lego robotok 8
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Egyenesen változó körmozgás szögelfordulás idő grafikonja Töltsd ki a táblázatot a mért adatokkal! 1. hangjelzés 2. hangjelzés 3. hangjelzés 4. hangjelzés 5. hangjelzés 6. hangjelzés 7. hangjelzés megtett félkörök száma szögelfordulás [rad] 1. mérés szögelforduláshoz szükséges idő [s] 2. mérés szögelforduláshoz szükséges idő [s] Ábrázold a szögelfordulást az idő függvényében! Milyen grafikont kaptál?........................................................................................... Mik okozhatták a mérés hibáit?.................................................................................... 2. Szögelfordulás idő grafikon elkészítése számítógépes méréssel Az adatgyűjtővel felvett értékeket ábrázold grafikonon mindegyik mérésre! A kapott grafikon segítségével határozd meg a robot tartózkodási helyének legkisebb és a legnagyobb értékét!....................................................................................................................... Foglald táblázatba, milyen időpontokban tartózkodott a robot a legkisebb illetve a legnagyobb távolságú pontokban! 1. alkalom 2. alkalom 3. alkalom 4. alkalom 1. mérés 2. mérés legkisebb távolság legnagyobb távolság legkisebb távolság legnagyobb távolság A legkisebb és legnagyobb távolságú pontok között a szögelfordulás éppen egy félkör (ugyanígy a legnagyobb és legkisebb között is). Ennek figyelembevételével töltsd ki a táblázatot! megtett félkörök száma szögelfordulás [rad] 1. mérés szögelforduláshoz szükséges idő [s] 2. mérés szögelforduláshoz szükséges idő [s] Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 9
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 4. Rugó direkciós állandójának meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Hogyan határozhatjuk meg, miként fog viselkedni egy rugó? Elég erős lesz-e, esetleg nem lesz-e túl erős? Feladatunk egy rugó direkciós állandójának meghatározása. A mérést többféle módszerrel is elvégezzük, így lehetőségünk nyílik a kapott adatokat összehasonlítani, és megállapítani, hogyan lehet nagyobb pontossággal elvégezni a mérést. Mit csinálj, mire figyelj? 1. Rugó direkciós állandójának meghatározása a megnyúlás alapján Rögzítsd a rugót az állványra! Tegyél a rugóra ismert terhelést, és mérd le a megnyúlást! Alkalmazz eltérő terheléseket is, és mérd meg ekkor is a megnyúlásokat! Legalább öt különböző terhelést alkalmazz! Vigyázz, ne használj túl nagy terhelést, mert az a rugó károsodásához vezethet! 2. Rugó direkciós állandójának meghatározása rezgésidő alapján Rögzítsd a rugót az állványra! Helyezz a rugóra ismert súlyt, majd térítsd ki függőlegesen nyugalmi helyzetéből! Ügyelj rá, hogy a rezgések közben a rugó ne lengjen ki oldalra, mert az pontatlanná teheti a mérést! Mérd le legalább 20 rezgés rezgésidejét! Alkalmazz az előbbitől különböző Hozzávalók (eszközök, anyagok) kréta mérőszalag stopper gyorsulásdetektor adatgyűjtő terheléseket és ismételd meg a mérést! Legalább öt különböző esetet mérj meg! Rugó direkciós állandójának meghatározása 10
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Rugó direkciós állandójának meghatározása a megnyúlás alapján A mért adatokat rögzítsd táblázatba! Terhelés [N] megnyúlás [m] Ábrázold a terhelést a megnyúlás függvényében! Milyen függvényt kaptál? A kapott függvény milyen jellemzője adja meg a rugó direkciós erejét?............... Határozd meg az értékét!........................................................................................... Mik okozhatták a mérés hibáit? Hogyan lehetne becsülni a hiba mértékét?...................................... 2. Rugó direkciós állandójának meghatározása rezgésidő alapján Rögzítsd táblázatba a mért eredményeket! Határozd meg a rezgésidőket! terhelő tömeg [kg] 20 rezgés ideje [s] Rezgésidő [s] A rugóra akasztott test rezgésideje,ahol m a test tömege, T a rezgésidő, D a rugó direkciós állandója. Utóbbi meghatározásához számítsd ki minden mért értékre a értéket is! terhelő tömeg [kg] Rezgésidő [s] Ábrázold grafikonon a kapott értékek függvényében a terhelő tömegeket! Milyen függvényt kaptál? A kapott függvény milyen jellemzője adja meg a rugó direkciós erejét?.............. Határozd meg az értékét!........................................................................................... Mik okozhatták a mérés hibáit? Hogyan lehetne becsülni a hiba mértékét?...................................... Hasonlítsd össze a mérés eredményeit az 1. feladat eredményeivel!............................................... Melyik mérés tűnik pontosabbnak?................................................................................ Hogyan lehetne a méréseket még pontosabban elvégezni?........................................................ Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 11
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 5. MATEMATIKAI INGA Emlékeztető, gondolatébresztő Matematikai ingának nevezzük azt az ingát, amikor a fonál súlya elhanyagolható a ráakasztott súlyhoz képest. Ahhoz, hogy a középiskolai módszerekkel is megoldható problémaként vizsgálhassuk az inga mozgását, csak a kis hajlásszögű kitérések mérésére szorítkozunk. Ilyenkor a mozgás jó közelítéssel megegyezik a harmonikus rezgőmozgással. Ennek igazolását célozzák méréseink. Mit csinálj, mire figyelj? 1. Matematikai inga kitérés idő függvénye Rögzíts hosszú fonálra súlyt, rögzítsd rá a távolságdetektort! Kis kitéréssel térítsd ki a függőlegestől (α<5 )! Legalább 5 teljes lengést mérj! Mérd meg a súly és a detektor közös tömegközéppontjának a forgástengelytől mért távolságát! Mérd meg a súly és a detektor tömegét is! Méréssel igazold, hogy a fonál súlya elhanyagolható ezekhez képest! 2. Matematikai inga sebesség idő függvénye Ismételd meg az 1. feladat mérését, de legalább kettő, az elsőtől eltérő fonalhosszúságot használj! (Fonalhosszon a detektor és súly közös tömegközéppontjának forgástengelytől mért távolságát értjük!) Ügyelj rá, hogy a kitérés hajlásszöge ezekben az estekben se haladja meg az 5 -ot. Legalább 5 teljes lengést mérj! Hozzávalók (eszközök, anyagok) Bunsen-állvány dióval fonál súly gyorsulásdetektor távolságdetektor adatgyűjtő 3. Matematikai inga gyorsulás idő függvénye Ismételd meg az 1. feladat mérését, de a távolságdetektort cseréld ki a gyorsulásdetektorra! Mérd le a detektor tömegét! Az előzőekkel megegyező fonalhosszúságokat használj! Most is ügyelj a kitérés hajlásszögére! Legalább 5 teljes lengést mérj! Inga 12
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Matematikai inga kitérés idő függvénye Elhanyagolható volt-e a fonal tömege a ráakasztott terheléshez képest?......................................... Rajzoltasd ki az adatgyűjtőn a kitérést az idő függvényében! Milyen függvény kaptál? Olvasd le a periódusidőt a grafikonról! Olvasd le az amplitúdót! A mért adatokkal ellenőrizd, hogy teljesül-e a összefüggés, ahol l a fonalhossz, g a nehézségi gyorsulás! Teljesül-e a mért adatok alapján az összefüggés, ahol α a kitérés hajlásszöge?...................... Igazolták-e a mérések az összefüggést?........................................................................... Mik okozhatták a mérés hibáit?.................................................................................... 2. Matematikai inga sebesség idő függvénye A pillanatnyi sebesség meghatározására használd az adatgyűjtő érintő menüpontját! Határozd meg a pillanatnyi sebességeket (legalább egy periódusnyi intervallumon)!........................... Ábrázold a kapott értékeket az idő függvényében! Milyen függvényt kaptál? Mekkora lett a maximális sebesség? A mért értékeket írd a táblázatba! fonalhossz [m] amplitúdó [m] periódusidő [s] maximális sebesség [m/s] Teljesült-e a mérések alapján a összefüggés, ahol A az amplitúdó, T a periódusidő?................. Igazolták-e a mérések a összefüggést?..................................................... Mik okozhatták a mérés hibáit?.................................................................................... 3. Matematikai inga gyorsulás idő függvénye Elhanyagolható volt-e a fonal tömege a ráakasztott terheléshez képest?........................................ Rajzoltasd ki az adatgyűjtőn a gyorsulást az idő függvényében! Milyen függvény kaptál?...................... Olvasd le a periódusidőt a grafikonról! Olvasd le a maximális gyorsulás értékét!................................ Teljesült-e a mérések alapján az összefüggés, ahol A az amplitúdó, T a periódusidő?........... Igazolták-e a mérések az összefüggést?.............................................. Mik okozhatták a mérés hibáit?.................................................................................... Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 13
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 6. A fajhő Emlékeztető, gondolatébresztő Kaloriméterrel különböző halmazállapotú anyagok fajhőjét határozhatjuk meg. A következő kísérletekben a víz, az alkohol és a vas fajhőjét mérjük ki. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Víz fajhőjének meghatározása Töltsd fel a kaloriméter edényét 1,5 dl vízzel! Helyezd rá a fedelét, és a fűtőszálat csatlakoztasd egyenáramú feszültségforráshoz! A feszültség körülbelül 10 V legyen! Köss az áramkörbe egy feszültségés egy árammérőt is! Helyezd be a hőmérsékletszenzort az edénybe, csatlakoztasd az összes szenzort az adatgyűjtőre és mérd meg a kezdeti hőmérsékletet! Kapcsold be a feszültségforrást, és figyeld, hogyan változik a hőmérséklet! Legalább öt percen keresztül folytasd az adatgyűjtést! 2. Vas fajhőjének meghatározása Töltsd fel a kaloriméter edényét 1,5 dl vízzel, és melegítsd a fűtőszál segítségével a vizet kb. 60 C-ig! Mérd meg hőmérsékletszenzorral, mekkora a pontos hőmérséklet! Mérd meg a szobahőmérsékletet is! Mérd meg egy szobahőmérsékletű vasgolyó tömegét, és helyezd a meleg vízbe - miután kikapcsoltad a melegítést! Várj, amíg beáll a közös hőmérséklet, azaz a hőmérsékletszenzor által mutatott érték nem változik! Jegyezd fel ezt a hőmérsékletet! Hozzávalók (eszközök, anyagok) kaloriméter feszültségforrás stopper adatgyűjtő hőmérsékletmérő szenzor feszültségmérő szenzor áramerősség-mérő szenzor vasgolyó mérleg vezetékek Kaloriméter 14
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Víz fajhőjének meghatározása A víz sűrűségét (1 g/cm 3 ) felhasználva a 1,5 dl víz tömege......................................................... A mért feszültség érték:............................................................................................. A mért áramerősség érték:......................................................................................... A hőmennyiség a A fajhő összefüggéssel számolható, ahol U a feszültség, I az áramerősség és t az eltelt idő. képlettel számolható ki. Foglald táblázatba a mért eredményeket! Számold ki a hőmennyiséget és a fajhőt! idő [s] 0 60 120 180 240 300 hőmérséklet [ C] hőmérsékletváltozás hőmennyiség fajhő A számított fajhők átlaga:........................................................................................... Mi okozhatta a mérés hibáját?..................................................................................... 2. Vas fajhőjének meghatározása A víz kezdeti hőmérséklete:......................................................................................... A vasgolyó kezdeti hőmérséklete:.................................................................................. A közös hőmérséklet:................................................................................................ A víz hőmérséklet-változása:....................................................................................... A vasgolyó hőmérséklet-változása:................................................................................. A vasgolyó tömege:.................................................................................................. A víz tömege (lásd 1. pont):......................................................................................... A közös hőmérséklet kialakulásakor a víz............................, a vasgolyó................................ A hőleadás..................................... a hőfelvétellel, azaz. Amiből képlettel számolható a vas fajhője. A kiszámolt fajhő................................................................................................ Az irodalmi érték................................................................................................. Mi okozhatta a mérés hibáját?............................................................................................................................................................................................................. Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 15
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 7. Galvánelemek Emlékeztető, gondolatébresztő Hogyan készíthetünk házilag elemet? Megfelelő anyagú elektródák elektrolitba merítésével áramforrás, úgynevezett galvánelem készíthető. Egyszerű galvánelemek készítését mutatják be kísérleteink. Mit csinálj, mire figyelj? 1. Galvánelem létrehozása Töltsd feléig az elektrolizáló kádat hígított kénsav oldattal! Helyezz el benne réz- és cinkelektródákat! Kösd össze az elektródákat multiméterrel, és vizsgáld meg, mekkora feszültséget hoz létre az elem! A méréshatárt állítsd 2V-ra! Figyeld a feszültség értékét néhány percen keresztül! Figyeld meg a kísérlet közben az elektródák felszínét! Keverőpálcával távolítsd el az elektródákon keletkező buborékokat! Növeld a kissé a kénsavoldat mennyiségét, körülbelül a kád háromnegyedéig, és mérd meg így is a létrejött feszültség értékét! Változtasd meg az elektródák távolságát, és ismét mérd meg a feszültséget! 2. Galvánelem készítése gyümölcsök felhasználásával Szúrj félbevágott citrom közepébe vasszeget, és tőle néhány cm-re rézdrótot! Kapcsolj a kivezetésekre feszültségmérőt! Folytasd a mérést néhány percig! A citrom másik felével készíts még egy citromelemet, és kösd össze sorosan az elemeket! Mérd Hozzávalók (eszközök, anyagok) elektrolizáló kád hígított kénsav rézlemez cinklemez multiméter citrom burgonya vasszeg rézdrót vezetékek meg az így kialakuló feszültség nagyságát! Készíts elemet hasonló módszerrel burgonyából is! Elektrolízis burgonyával Réz-szulfát oldat elektrolízise 16
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Galvánelem létrehozása A mérési eredményeket tüntesd fel a táblázatban! mérési elrendezés mért feszültség [V] közeli elektródák félig töltött kádban közeli elektródák háromnegyedig töltött kádban távolabbi elektródák háromnegyedig töltött kádban Hosszabb üzemeltetés esetén hogyan változott a feszültség értéke?.............................................. Mi az elemek működésének magyarázata?........................................................................ Hogyan nevezik az ilyen elrendezésű elemeket?................................................................... Mi okozhatta a feszültségcsökkenést?............................................................................ Nézz utána, hogyan küszöbölik ki a problémát az elem fejlettebb változatában a Daniell-elemben?....................................................................................................................... Mi határozza meg az elem feszültségét?........................................................................... Mi a különbség az elemek és az akkumulátorok működése között?............................................... Milyen környezeti veszélyt jelentenek a galvánelemek?.......................................................... Mennyiben jelentenek erre a problémára megoldást az akkumulátorok?........................................ 2. Galvánelem készítése gyümölcsök felhasználásával A mérési eredményeket tüntesd fel a táblázatban! mérési elrendezés mért feszültség [V] citromelem sorosan kötött citromelemek burgonyaelem Alkalmas-e egy ilyen elem valamely eszköz hosszabb távú áramellátására?..................................... Hogyan növelhető a galvánelemekkel létrehozható feszültség?....................................................................................................................................................................... Szedj szét egy 4,5 V-os (lemerült) zsebtelepet, és figyeld meg, hogyan alkalmazzák az általunk is megfigyelt lehetőséget! Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 17
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 8. Kapacitív ellenállás Emlékeztető, gondolatébresztő Egyenfeszültségre kapcsolt áramkörökben a kondenzátor (a feltöltődés idejétől eltekintve) megszakításként tekinthető. Váltakozó áramú körben viszont a töltő és kisütő áramok tartós áramot eredményeznek. Ezért a kondenzátor egyenáramú körben végtelen, váltóáramú körben viszont véges ellenállású. Ezt a véges ellenállást vizsgáljuk. Mit csinálj, mire figyelj? 1. A kondenzátorra jutó feszültség és a kondenzátoron átfolyó áram erőssége Kapcsold sorosan a 2. kondenzátorhoz az áramerősség-mérő detektort, kapcsold a kondenzátor kivezetéseire a feszültségmérő detektort! A detektorokat csatlakoztasd az adatgyűjtőhöz! Kapcsolj váltakozó feszültséget az áramkörre! A feszültség értékét jegyezd fel! Indítsd el az adatgyűjtést, a mérés időtartamát állítsd 100 ms-ra! Vedd fel az adatgyűjtő segítségével a feszültség-idő és az áramerősség-idő függvényeket! Végezd el a mérést legalább három különböző feszültségértékkel! Hozzávalók (eszközök, anyagok) kondenzátor készlet feszültségdetektor áramerősség-detektor adatgyűjtő feszültségforrás vezetékek 2. Kapacitív ellenállás és a kapacitás kapcsolata Végezd el az 1. kísérlet méréseit a készlet 1. kondenzátorával! Vedd fel az adatgyűjtő segítségével a feszültség-idő és az áramerősségidő függvényeket! Legalább három különböző feszültéggel végezd el a kísérletet! Ismételd meg a mérést a készlet a 4. majd az 5. kondenzátorával! Kondenzátor 18
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Kondenzátorra jutó feszültség és kondenzátoron átfolyó áram erőssége. Ábrázold az adatgyűjtővel a kondenzátorra jutó feszültséget és a kondenzátoron átfolyó áram erősségét az idő függvényében, közös grafikonon! Elég maximum két periódust ábrázolni! Olvasd le a feszültség és az áramerősség maximális értékét! Határozd meg a feszültség periódusidejét! Határozd meg az áramerősség periódusidejét! Határozd meg a feszültség és az áramerősség közötti fáziskülönbséget! A kapott eredményeket írd be a táblázatba! Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] fáziskülönbség periódusidő [s] Befolyásolta-e a fáziskülönbséget az áramkörre kapcsolt feszültség értéke? Mekkora ennek a kondenzátornak a kapacitív ellenállása? 2. Kapacitív ellenállás és a kapacitás kapcsolata A mért és számolt értékeket írd a táblázatba! 1. kondenzátor Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] 4. kondenzátor Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] 5. kondenzátor Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] (A kondenzátorok kapacitását mérd meg multiméterrel vagy kérdezd meg!) kondenzátor sorszáma kapacitása [μf] kapacitív ellenállása (Xc) [ ] 1 4 5 Igazolják-e a mérések, hogy a kapacitív ellenállás és a kondenzátor kapacitása fordítottan arányos?.................................................................................................................................. Igazolják-e a kapott eredmények az összefüggést?................................................... Mi okozhatta a mérés hibáját?............................................................................................................................................................................................................. Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 19
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 9. Induktív ellenállás Emlékeztető, gondolatébresztő Egyenfeszültségre kapcsolt áramkörökben a tekercs ellenállása megegyezik a vezeték ohmos ellenállásával. Váltakozó áramú körben Mit csinálj, mire figyelj? viszont a tekercs ellenállása nagyobb. Ezt a növekedést a tekercs induktív ellenállása okozza. Ezt az ellenállást, illetve az induktív és ohmos ellenállás együttes értékét vizsgáljuk. Hozzávalók (eszközök, anyagok) 1. Tekercsre jutó feszültség és tekercsen átfolyó áram áramerőssége Mérd meg a tekercs ohmos ellenállását, hosszát, keresztmetszetét - jegyezd fel a mért értékeket a tekercs menetszámával együtt! Kapcsold sorosan a zárt vasmagú tekercshez az áramerősség-mérő detektort, kapcsold a tekercs kivezetéseire a feszültségmérő detektort! A detektorokat csatlakoztasd az adatgyűjtőhöz! Kapcsolj váltakozó feszültséget az áramkörre! A feszültség értékét jegyezd fel! Indítsd el az adatgyűjtést, a mérés időtartamát állítsd 100 ms-ra! Vedd fel az adatgyűjtő segítségével a feszültség-idő és az áramerősség-idő függvényeket! Végezd el a mérést legalább három különböző feszültségértékkel! 2. Induktív ellenállást befolyásoló mennyiségek (menetszám) Végezd el az 1. kísérlet méréseit, de a tekercs menetszámát felezd meg! Mérd meg az ohmos ellenállását! Vedd fel az adatgyűjtő segítségével a feszültség-idő és az áramerősség-idő függvényeket! Legalább három különböző feszültéggel végezd el a kísérletet! tekercsek zárható vasmaggal feszültségdetektor áramerősség-detektor adatgyűjtő feszültségforrás vezetékek 3. Induktív ellenállást befolyásoló mennyiségek (zárt vasmag) Végezd el az 1. kísérlet méréseit, de a zárt vasmagot szakítsd meg! Mérd meg az ohmos ellenállását! Vedd fel az adatgyűjtő segítségével a feszültség-idő és az áramerősség-idő függvényeket! Legalább három különböző feszültéggel végezd el a kísérletet! Vasmag és tekercsek 20
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Tekercsre jutó feszültség és tekercsen átfolyó áram áramerőssége. Ábrázold az adatgyűjtővel a tekercsre jutó feszültséget és a tekercsen átfolyó áram áramerősségét az idő függvényében, közös grafikonon! Elég maximum két periódust ábrázolni! Olvasd le a feszültség és az áramerősség maximális értékét! Határozd meg a feszültség periódusidejét! Határozd meg az áramerősség periódusidejét! Határozd meg a feszültség és az áramerősség közötti fáziskülönbséget! A kapott eredményeket írd be a táblázatba! Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] fáziskülönbség periódusidő [s] Befolyásolta-e a fáziskülönbséget az áramkörre kapcsolt feszültség értéke?.................................... Mekkora a tekercs impedanciája?.................................................................................. Befolyásolta-e ennek értékét az áramkörre kapcsolt feszültség értéke?.......................................... Felhasználva, hogy határozd meg a tekercs induktív ellenállását!................................. (Fakultatív feladat: Felhasználva, hogy határozd meg μr értékét!) 2. Induktív ellenállást befolyásoló mennyiségek (menetszám) A mért és számolt értékeket írd a táblázatba! Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] Mekkora a tekercs impedanciája?.................................................................................. Mekkora a tekercs induktív ellenállása? Hasonlítsd össze ennek értékét az 1. feladat eredményével! Hogyan befolyásolja a menetszám az induktív ellenállást?................................................................. 3. Induktív ellenállást befolyásoló mennyiségek (zárt vasmag) A mért és számolt értékeket írd a táblázatba! Az áramkörre kapcsolt feszültség [V] u max [V] i max [A] Mekkora a tekercs impedanciája?.................................................................................. Mekkora a tekercs induktív ellenállása? Hasonlítsd össze ennek értékét az 1. feladat eredményével!.................................................................................................................................. Befolyásolja-e a tekercs induktív ellenállását az, hogy a vasmag nyitott vagy zárt?..................................................................................................................................................... Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 21
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 10. Plánparalel lemez Emlékeztető, gondolatébresztő Megfigyelhető, hogy vastag üvegen átnézve, a tárgyakat nem ott látjuk, ahol a valóságban vannak (hanem kicsit arrébb és közelebb). Hogyan lehet meghatározni az eltolódás mértékét? Két párhuzamos síkkal határolt lemezt plánparalel lemeznek nevezzük. Az ezen áthaladó fénysugár kétszer törik meg, majd az eredetivel párhuzamosan, de eltolódva halad tovább (a merőleges beesést kivéve). Az eltolódás mértékére vonatkozó összefüggést szeretnénk igazolni kísérlettel. Mit csinálj, mire figyelj? 1. Eltolódás mértékének mérése Mérd meg a lemez vastagságát! Tedd a szögmérőt a táblára helyezd rá a lemezt, és világíts rá lézerrel (elég egy sugár)! Figyeld meg, mi történik merőleges beesés esetén! Végezd el a kísérletet nem merőlegesen beeső fénysugárral is! Jegyezd fel a beesési szöget! Jelöld a beeső fénysugarat, és a kétszer megtört lemezből kilépett fénysugarat is! Mérd meg mekkora a távolság a két fénysugár egyenese között! Végezd el a kísérletet, még legalább három különböző beesési szöggel! Jegyezd fel a beesési szöget, és az eltérülés mértékét mindegyik esetben! (Mivel az eltolódás mértékét a törésmutató befolyásolja, ezért a Hozzávalók (eszközök, anyagok) plánparalel lemez lézer mágnestábla szögmérő táblafilc tolómérő mérés kiértékelése előtt ezt érdemes meghatározni.) Eltolódás mértékének mérése 22
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Eltolódás mértékének mérése Készíts ábrát a mérésről! A lemez vastagsága:................................................................................................ A mérés kiértékeléséhez felhasználjuk a plánparalel lemez levegőre vonatkozó törésmutatóját. Ennek értéke (korábbi mérésből vagy táblázatból):............................................................... Írd be a táblázatba a mért beesési szögeket, és a hozzájuk tartozó eltolódási adatokat! beesési szög [ ] 0 eltolódás mértéke mérés alapján [m] Levezethető, hogy a lemezen való áthaladás során az eltolódás mértéke, ha n>1 (ez ebben az esetben teljesül) az alapján határozható meg, ahol d a lemez vastagsága α a beesési szög, β pedig a törési szög. Mivel a törési szöget a kísérlet során nem mértük, ezért felhasználjuk, egyrészt a törési törvényt, másrészt a könnyen belátható Így az eltolódás mértéke az Határozd meg a képlettel az eltolódás mértékét! beesési szög [ ] 0 összefüggést. alapján számolható. eltolódás mértéke számítással [m] Hasonlítsd össze a mért és számolt eredményeket! Mi okozhatta a mérés hibáját?............................................................................................................................................................................................................. Hogyan lehetne meghatározni a látszólagos távolságrövidülés értékét ezekből az összefüggésekből?..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján 23
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 11. Hajszál vastagságának meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Hogyan lehet megmérni egy hajszál vastagságát? A probléma megoldásához először meghatározzuk a kísérletben használt lézer hullámhosszát. A lézer hajszálon keletkezett elhajlási képéből - az előző eredmény felhasználásával - meg tudjuk határozni a keresett vastagságot. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Lézer hullámhosszának meghatározása Helyezd el az ismert rácsállandójú optikai rácsot néhány méteres távolságra az ernyőtől! Jegyezd fel az ernyő és a rács távolságát, és a rácsállandó értékét is! Világíts a lézerrel a rácsra, és nézd meg az elhajlási képet! Számold meg, összesen hány erősítési helyet találsz! Mérd meg, az egyes erősítési helyek milyen messze helyezkednek el a nulladrendű erősítési helytől! 2. Hajszál vastagságának meghatározása Helyezd el a megmérni kívánt hajszálat néhány méteres távolságra az ernyőtől! Jegyezd fel az ernyő és a rács távolságát! Világíts a lézerrel a hajszálra úgy, hogy jól érzékelhető legyen az elhajlási kép! Számold meg, öszszesen hány kioltási helyet találsz! Mérd meg, az azonos rendű kioltási helyek milyen messze helyezkednek egymástól! Hozzávalók (eszközök, anyagok) lézer fényforrás optikai rács mérőszalag hajszál (keretbe fogva) Hajszál vastagsága Optikai pad 24
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. 1. Lézer hullámhosszának meghatározása Az ernyő és a rács távolsága (s):................................................................................................. A rácsállandó értéke:............................................................................................................. A mért értékeket írd a táblázatba! Számold ki az eltérülés mértékének (x) és az ernyő távolságának (s) hányadosát (x/s) Számold ki az adott rendű erősítési helyhez tartozó eltérülési szöget a összefüggés alapján! erősítés rendje távolság a 0-ad rendű erősítéstől (x) [m] eltérülés szöge [ ] 1 2 3 4 5 Optikai rács esetén az erősítések helye a összefüggés alapján számolható, ahol k az erősítés rendje, d a rácsállandó, λ a fény hullámhossza. Ezt átrendezve kapjuk a formulát, amiből λ számítható! Írd a táblázatba a kapott hullámhosszokat! erősítés rendje eltérülés szöge [ ] hullámhossz [m] 1 2 3 4 5 A kapott hullámhosszak átlaga:................................................................................................. Hasonlítsd össze a kapott értéket az irodalmi értékkel (szín alapján)! Mi okozhatta a mérés hibáját?................................................................................................... 2. Hajszál vastagságának meghatározása A kioltási helyek távolságai alapján töltsd ki a táblázatot! A szimmetria miatt a középponttól való távolság a mért érték fele! Számold ki a minimumhely középponttól mért távolságának (x) és az ernyő távolságának (s) hányadosát! Számold ki az adott rendű minimum helyhez tartozó szöget a összefüggés alapján! minimumhely rendje középponttól való távolság (x) [m] a minimumhelyhez tartozó szög [ ] 1 2 3 4 5 Az 1. feladatban mért hullámhossz felhasználásával határozd meg a hajszál vastagságát! A minimumhelyek a összefüggésből kapott irányokban találhatóak, ahol k a minimumhely rendje, λ a lézer hullámhossza, d a hajszál vastagsága. Innen alapján számolható. Határozd meg a kapott szögekből a hajszál vastagságát! erősítés rendje a minimumhelyhez tartozó szög [ ] hajszál vastagsága [m] 1 2 3 4 5 A kapott hajszál-vastagságok átlaga:....................................................................................... 25 Felhasznált irodalom: saját ötlet alapján
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 12. Napelemcella teljesítményének vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő A mindennapokban egyre gyakrabban találkozhatunk napelemekkel. Egyre inkább lehetőség nyílik, hogy saját elképzeléseink szerint használjuk őket feszültségforrásként. A napelemek megfelelő használatához érdemes meghatározni az ideális terhelésének értékét, vagyis milyen terhelésnél adja le a legnagyobb teljesítményt. Ehhez felvesszük a cella feszültség áramerősség függvényét, majd ennek felhasználásával a teljesítmény terhelő ellenállás függvényt. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A napelemcella feszültség áramerősség függvénye Kapcsolj a napelemcellára változtatható ellenállást, és helyezd el az áramkört olyan helyen, ahol a napelem megfelelően megvilágított. Ügyelj rá, hogy a megvilágítás mértéke ne változzon a kísérlet során! (Célszerű mesterséges megvilágítást alkalmazni.) Kapcsolj az áramkörbe árammérőt, és kapcsolj az ellenállásra feszültségmérőt! Az ellenállást a maximális értékről csökkentsd kis lépésekben a minimális értékre! Legalább 8 mérési pontod legyen! Vedd fel az adott ellenálláshoz tartozó feszültség és áramerősség értékeket! Végezd el a mérést erősebb megvilágítás esetén is! Hozzávalók (eszközök, anyagok) napelemcella változtatható ellenállás multiméterek (2 db) vezeték krokodilcsipesz napelem cella napelem készítése házilag cella mérése 26
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A napelemcella feszültség áramerősség függvénye Írd a táblázatba a mért értékeket! Terhelő ellenállás [ ] Áramerősség [A] Feszültség [V] A kapott értékek alapján készítsd el a napelemcella feszültség áramerősség grafikonját! Határozd meg a kapott értékekből az adott terhelő ellenálláshoz tartozó teljesítményt, az eredményt írd a táblázatba! Terhelő ellenállás [ ] Teljesítmény [W] Készítsd el a teljesítmény terhelő ellenállás függvényt! Milyen terhelő ellenállásnál maximális a napelem teljesítménye?.............................................................. Az eltérő megvilágítás esetén kapott adatokat írd a táblázatba! Terhelő ellenállás [Ω] Áramerősség [A] Feszültség [V] Teljesítmény [W] Készítsd el az eltérő megvilágítás esetén is a feszültség áramerősség, illetve a teljesítmény terhelő ellenállás grafikonokat! Hogyan befolyásolta maximális teljesítményhez tartozó terhelő ellenállás értékét a megvilágítás erőssége? Hogyan lehet értelmezni, számítással alátámasztani a kapott eredményeket? Ötlet emelt szintű érettségi alapján 27
Fizika 12. évfolyam A kísérlet leírása 13. Mérőműszerek méréshatárának kiterjesztése Emlékeztető, gondolatébresztő Sokszor kerülhetünk olyan helyzetbe, hogy van ugyan mérőműszerünk, de annak korlátozott mérőhatára nem teszi lehetővé a mérést. Milyen módszerekkel tudjuk kiterjeszteni a mérési tartományokat? Ezekre nézünk néhány példát. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Erőmérő méréshatárának kiterjesztése Próbáld megmérni az ismeretlen test súlyát! Támaszd alá a rudat a közepénél, akaszd az ismeretlen tömegű testet úgy a rúdra, hogy kicsi legyen az erőkarja! Mérd meg, mekkora erővel lehet egyensúlyban tartani a rudat (használj nagyobb erőkart, mint a másik oldalon)! Mérd meg mind a két oldalon az erőkarokat! A pontosabb mérés érdekében vegyél fel különböző erőkarokhoz tartozó adatokat! Változtasd meg az ismeretlen tömegű test erőkarját is, és végezz újabb méréseket! Hozzávalók (eszközök, anyagok) ismeretlen tömegű test mérleg erőmérő (2N-os) mérőszalag rúd fonal támasz 2. Mérleg méréshatárának kiterjesztése Próbáld megmérni az ismeretlen test tömegét! A rúd egyik végét támaszd alá, a másik végét tedd a mérlegre úgy, hogy a rúd vízszintes legyen! Olvasd le, mit mutat a mérleg! Mérd meg, milyen messze van a mérleggel érintkező pontja a túlsó alátámasztási ponttól! Akaszd az ismeretlen tömegű testet a rúdra úgy, hogy az alátámasztáshoz legyen közelebb! Olvasd le, mit mutat a mérleg (ha még most sem sikerül, vidd távolabb a mérlegtől)! Mérd meg, milyen messze van a test az alátámasztási ponttól! Különböző helyzetekben jegyezd fel az alátámasztási ponttól való távolságot és a mérlegen látott értéket! Méréshatár kiterjesztése 28
Készítette: Komáromy Mátyás Fizika 12. évfolyam FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Erőmérő méréshatárának kiterjesztése Mérhető volt-e a test súlya az erőmérővel?................................................................................. Töltsd ki a mérés eredményeivel a táblázatot! Erőmérőn leolvasott érték [N] erőmérő erőkarja [N] Erőmérő forgatónyomatéka [Nm] A rúd egyensúlyát felhasználva töltsd ki az ismeretlen test forgatónyomatékát, a mért erőkarokat, és számold ki a test súlyát! ismeretlen test súlya [N] ismeretlen test erőkarja [N] A test forgatónyomatéka [Nm] Számítsd ki a kapott eredmények átlagát!.................................................................................. Mik okozhatták a mérés hibáit?.............................................................................................. 2. Mérleg méréshatárának kiterjesztése Mérhető volt-e a test tömege a mérleggel?.................................................................................. A terheletlen rúd esetén a mérlegen leolvasott érték:................................................................... A két alátámasztási pont távolsága, vagyis az erőkar:.................................................................. A rúd forgatónyomatéka:..................................................................................................... A terheléses adatokat írd a táblázatba, majd számold ki a rúd forgatónyomatékát kivonva az ismeretlen test forgatónyomatékát! A mérlegről leolvasott tömeg [kg] A rúd és az ismeretlen test forgatónyomatéka [Nm] ismeretlen test forgatónyomatéka [Nm] A kapott értékeket felhasználva számold ki az ismeretlen test súlyát! ismeretlen test súlya [N] ismeretlen test erőkara [N] A test forgatónyomatéka [Nm] Számítsd ki a kapott eredmények átlagát!.................................................................................. Mik okozhatták a mérés hibáit?............................................................................................. Hasonlítsd össze az eredményeket az 1. feladat eredményeivel!........................................................ Ötlet: emelt szintű érettségi alapján 29
JEGYZETEK
MŰKÖDÉSI SZABÁLYZAT A laboratóriumi munka rendje 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak. 2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterü-letüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek. 6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében. Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség. 1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók - Porraloltó készülék, vészzuhany - Elsősegélynyújtó felszerelés - Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok 2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselése, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel. 8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka. - A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gázcsap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása. - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani. - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak. Rövid emlékeztető az elsősegélynyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegélynyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi. Tűz vagy égési sérülés esetén - Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz, homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani. - Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani! - Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek. Mérgezés esetén - Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk. - A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérüléseket okoz - Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%-os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO 3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén - A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük. - A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk. Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amenynyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.