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

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

Tömegmérés stopperrel és mérőszalaggal

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

Galilei lejtő golyóval (golyó, ejtő-csatorna) stopperóra, mérőszalag vagy vonalzó (abban az esetben, ha a lejtő nincsen centiméterskálával ellátva),

Egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata

Rugalmas állandók mérése

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

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

Mechanika 1. Az egyenes vonalú mozgások

Igazolja, hogy a buborék egyenletes mozgást végez a Mikola-csőben! Határozza meg a buborék sebességét a rendelkezésre álló eszközökkel!

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

Rugalmas állandók mérése

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Érettségi témakörök fizikából őszi vizsgaidőszak

A középszintű fizika érettségi kísérleteinek képei 2017.

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

Mérje meg a lejtőn legördülő kiskocsi gyorsulását a rendelkezésre álló eszközök segítségével! Eszközök: Kiskocsi-sín, Stopperóra, Mérőszalag

2. Rugalmas állandók mérése

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

1. Súlymérés. Eszközjegyzék: Mikola-cső mm beosztással digitális mérleg ékek A/4 lapok ismeretlen súlyú test (kő) Mikola-cső.

A lendületmegmaradás vizsgálata ütközı kiskocsikkal PIC idıméréssel fotokapukkal

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

Tömegvonzás, bolygómozgás

FIZIKA SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI ÉS MÉRÉSEI

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI KÍSÉRLETEI Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllő, május-június

Mágneses szuszceptibilitás mérése

A 2018/19. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny Döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Rezgőmozgás, lengőmozgás

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

Rezgések és hullámok

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

Szekszárdi I Béla Gimnázium Középszintű fizika szóbeli érettségi vizsga témakörei és kísérletei

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

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

. T É M A K Ö R Ö K É S K Í S É R L E T E K

Mérést végezte: Varga Bonbien. Állvány melyen plexi lapok vannak rögzítve. digitális Stopper

Vízszintes kitűzések gyakorlat: Vízszintes kitűzések

I. Egyenes vonalú mozgások

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI június

Középszintű fizika érettségi kísérlet és eszközlista képekkel 2017

A diákok végezzenek optikai méréseket, amelyek alapján a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti összefüggés igazolható.

Mechanika - Versenyfeladatok

1. ábra Newton törvényei

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

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

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Az emelt szintű fizika szóbeli vizsga méréseihez használható eszközök

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Regresszió számítás. Tartalomjegyzék: GeoEasy V2.05+ Geodéziai Kommunikációs Program

Középszintű fizika érettségi közzéteendő mérés eszközei és azok képei

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

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

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Mechanika. Kinematika

I. tétel Egyenes vonalú mozgások. Kísérlet: Egyenes vonalú mozgások

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Témakörök fizikából ősz

KÖZÉP SZINTŰ ÉRETTSÉGI KÍSÉRLETEK FIZIKA 2017

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

Elektrooptikai effektus

Sebesség visszaszámítás féknyomból?

Fizika középszintű szóbeli vizsga témakörei és kísérletei

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

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

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

1. MECHANIKA Periodikus mozgások: körmozgás, rezgések, lengések

Speciális relativitás

Eszközök: Két egyforma, könnyen mozgó iskolai kiskocsi rugós ütközőkkel, különböző nehezékek, sima felületű asztal vagy sín.

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

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

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

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

Szilárd testek rugalmassága

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

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

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

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

Tanulói munkafüzet. FIZIKA 9. évfolyam egyetemi docens

Egy nyíllövéses feladat

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

Középszintű fizika érettségi vizsga kísérleti eszközeinek listája tanév

A fizika középszintű szóbeli érettségi vizsga témakörei és a hozzá kapcsolódó kísérletek/ mérések/ ábraelemzések 2016.

ERŐRENDSZEREK EREDŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

Rugalmas állandók mérése

EMELT SZINTŰ FIZIKA ÉRETTSÉGI SZÓBELI MÉRÉSEK DOKUMENTÁCIÓJA 2017.

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A készítmény leírása

A diplomaterv keretében megvalósítandó feladatok összefoglalása

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2016/2017-es tanév első (iskolai) forduló Haladók II. kategória

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

Jegyzőkönyv A lágymányosi kampusz területe: Felhasznált eszközök: 3 méteres mérőszalag, papír, ceruza/ toll, vázlatos térkép a területről

Átírás:

A versenyző kódszáma: 009/00. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny FIZIKA I. kategória FELADATLAP Valós rugalmas ütközés vizsgálata. Feladat: a mérőhelyen található inga, valamint az inga és a kiskocsi ütközésének vizsgálata segítségével határozza meg a kiskocsi tömegét a reá szerelt rugóval és a gyurma terheléssel együtt. A megoldás lépései: a./ Végezzen méréseket arra vonatkozóan, hogy a rendelkezésére álló ingát tekintheti e jó közelítéssel matematikai ingának. Az inga rúdja csapágyazott, merev, grafit cső, a rúd végén lévő golyó tömege: 6 gramm. (maximum: 8 pont) b./ Határozza meg az inga és a kocsi ütközésére jellemző ütközési tényezőt! (maximum: 6 pont) c./ Határozza meg a kocsi tömegét! (maximum: 6 pont.) Készítsen jegyzőkönyvet, amelyben részletesen ismertesse munkája menetét olyan részletességgel, hogy az alapján megismételhetők legyenek mérései adja meg a mérései során nyert adatokat, azok feldolgozásához alkalmazott összefüggéseket, valamint az összefüggések segítségével kapott eredményeket. Ügyeljen arra, hogy számításai követhetők legyenek. Befejezésül közölje az elvégzett munkájával kapcsolatos megjegyzéseit és észrevételeit. 009/00

Fizika OKTV I. kategória kódszám: A feladat megoldásához a mérőhelyen az alábbi eszközöket találja: Kiskocsi rugóval és terheléssel (a vizsgált minta) Bunsen-állvány dióval és fogóval. Gyűjtőlencse foglalatban. (f 35 mm.) Stopperóra Szintezhető alaplap, rá szerelt ingaállvány, ingával, szögmérővel és megvilágító LEDdel. A LED-et a működéséhez szükséges tápegység bekapcsolásával helyezheti üzembe. Az alapra szerelhető ütköző. Szintező. Négyjegyű függvénytáblázatok. Matematikai, fizikai, kémiai összefüggések. db fehér A4-es papírlap. Tolómérő (subler). Szigetelőszalag. Borotvapenge. Csavarhúzó. További információk: A verseny időtartama 4 óra. Az elkészített jegyzőkönyve minden lapján, az első oldal jobb felső sarkában tüntesse fel a mérőhely számát, valamint azt, hogy a délelőtti (De.), vagy a délutáni (Du.) csoportban mért. Egyéb azonosításra alkalmas adatot (név, iskola, stb.) ne tüntessen fel! Ha a kiadott eszközök kezelésével kapcsolatban problémái vannak, vagy az eszközök működésénél rendellenességet tapasztal, forduljon a felügyelő tanárokhoz. A méréseket körültekintően végezze. Vigyázzon, hogy az erős fényforrás ne világítson senkinek sem a szemébe! Tartsa be az általános balesetvédelmi szabályokat. Vigyázzon saját maga és a kiadott eszközök épségére. EREDMÉNYES VERSENYZÉST KÍVÁNUNK. 009/00

009/00. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny FIZIKA I. kategória MEGOLDÓKULCS a./ Ha az ingát ideális matematikai ingának tekintjük, a lengésidejének meghatározásához csak az inga hosszát kell ismernünk. Esetünkben az inga hosszának a tengely középpontjának és a golyó súlypontjának távolságát tekinthetjük. Ez a hossz a golyó tengelyközépponttól való távolságából, és a golyó sugarának méretéböl tevődik össze. A távolságokat tolómérővel mérve: l = 69 +,5 = 8, 5 mm. Ezzel az értékkel számolva, az inga lengésideje (T i ) : T i = π l g = π 8,5 0 9,8 = 0,577 sec. () Az ingát nyugalmi helyzetéből 5 0 -ka kitérítve 30 lengés idejét tudtuk mérni. A mérést 0 esetben elvégezve, az átlagosan mért lengésidő: Tm = 0, 5735sec. A lengésidőből számított ingahossz: l m = 8, 73mm. Vizsgálataink alapján azt a követketetést vontuk le, hogy ingánk a továbbiakban jó közelítéssel matemetikai ingának tekinthető. ( 8 pont) b./ Két test centrális és egyenes ütközésekor az ütközés előtti, és az ütközés utáni sebességek közötti kapcsolat könnyen levezethető, de megtalálható a középiskolában használatos képletgyűjteményben (Négyjegyű függvénytáblázatok. Matematikai, fizikai, kémiai összefüggések.) is. A vonatkozó összefüggések: m v + m v u = ( + k) k v () m + m m v + m v u = ( + k) k v (3) m + m 009/00

ahol v az ütközés előtti sebesség; u az ütközés utáni sebesség, és k az ütközési szám: ( v v ) = u u k (4) Legyen az jelű test az inga göbmje, a jelű a kiskocsi. Amikor az ingát alkotó gömböt ütköztetjük a rögzített kiskocsival: v = u = 0, és ekkor: k v = u (5) A gömb ütközés előtti sebességét ( v ) az indítás magasságából, az ütközés utáni sebességét ( u ) az emelkedés magasságából, az energia megmaradás törvénye segítségével határozhatjuk meg. Az inga helyzetét az ingához rögzített, szögmérő előtt mozgó mutató segítségével állapíthatjuk meg. Ha az ingát függőleges helyzetéből 90 0 -kal vízszintes helyzetbe kitérítjük és innen nyugalmi helyzetből elengedve, az ütközés előtti sebessége: v = l g = 8,73 0 9,8,663 m/sec = mutató Az ütközés után az emelkedés magasságának pontos megatározása az inga α gyors mozgása, és az inga helyzetét jelző csapágy szögmérő sűrű beosztása miatt nehezen oldható meg. Ezért az átlátszó műanyag szögmérő skáláját zöld színű LED-del l megvilágítjuk és egy lencse (f = +35 mm.) m segítségével ernyőre vetítjük. (Mivel a LED a skálának csak egy részét világítja meg, a LED helyzetét a szükségletnek megfelelően golyó a szögmérő mentén egy körpályán lehetett változtatni.) Az inga gyors mozgása miatt az Vázlat az ingáról inga helyzetének meghatározása a mutató segítségével még így kivetítve sem könnyű feladat. Ezért a szélső helyzet meghatározásakor úgy jártunk el, hogy a szögmérő skálájának egy részét szigetelőszalaggal leragasztottuk, majd azt vizsgáltuk, hogy az ingára szerelt mutató a leragasztott részen túl lendült e. Ilyen módon megbízhatóan 0,5 0 pontossággal határozhattuk meg a mutató, azaz az inga helyzetét. Méréseink során azt találtuk, hogy a rögzített kocsiról ütközés után visszapattanó inga α = 3,5 0 híjján érte el vízszintes kiindulási helyzetét. Így az ütközés utáni pillanatban a visszapattanó golyó sebessége: 0 ( sinα ) = 8,73 0 9,8 ( sin 3,5 ), 70 u = l g = m/sec 009/00

A megállapított sebességek, és (5) felhasználásával az ütközési tényező: k = 0,969 (6 pont) c./ A kiskocsi tömegének meghatározására a () kifejezés ad lehetőséget. Amikor az ingát a rúd vízszintes helyzetéből indítva, az álló, de nem rögzített kocsihoz ütköztetjük, v = 0, v pedig a már korábban is meghatározott,76 m/sec. Ugyancsak ismert m a golyó megadott tömege (6 g). Így csak a golyó ütközés utáni sebességét kell megállapítanunk ahhoz, hogy a kocsi tömegét ( m ) kiszámíthassuk. A golyó ütközés utáni sebességét pedig ismét az emelkedés magasságának ismeretében tudjuk meghatározni. A mérés menete azonos az u meghatározásánál alkalmazott eljárással. Méréseink alapján az inga mutatója, a golyó szélső helyzetében α = 56,5 0 -os szöggel tért el a vízszintestől. Így a golyó sebessége az ütközés után: 0 u * = l g ( sinα ) = 8,73 0 9,8 ( sin 56,5 ) 0, 56 = A most már rendelkezésünkre álló adatokat a () egyenletbe behelyettesítve: 0,56 = 6,663 + m 6 + m 0 ( + 0,969) 0,969, 663 m/sec Innen a kiskocsi tömege: m = 55,44 g. Utólag a kiskocsi tömegét megmérve, azt 50 g-nak találtuk. (6 pont) 009/00 3