A FIZIKA MÓDSZEREI. Fáról leesı alma zuhanás. Kísérletes természettudomány: a megfigyelt jelenségek leírása és értelmezése

Hasonló dokumentumok

A klasszikus mechanika alapjai

Az SI mértékegységrendszer

A NEMZETKÖZI MÉRTÉKEGYSÉG-RENDSZER (AZ SI)

Mérés szerepe a mérnöki tudományokban Mértékegységrendszerek. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Tartalom Fogalmak Törvények Képletek Lexikon

MÉRÉSTECHNIKA. Mérés története I. Mérés története III. Mérés története II. A mérésügy jogi szabályozása Magyarországon. A mérés szerepe a mai világban

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Mértékrendszerek, az SI, a legfontosabb származtatott mennyiségek és egységeik

1991. évi XLV. törvény. a mérésügyrıl, egységes szerkezetben a végrehajtásáról szóló 127/1991. (X. 9.) Korm. rendelettel. I.

Mérés alapelve, mértékegységek, számolási szabályok. Gyenes Róbert, Tarsoly Péter

Mennyiségek, mértékegységek nemzetközi rendszere

Az SI mértékegység rendszer

Az egységes mértékegységrendszer kialakítása és hazai bevezetésének akadémiai vonatkozásai

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Nemzetközi Mértékegységrendszer

Amit tudnom kell ahhoz, hogy szakmai számításokat végezzek

1. SI mértékegységrendszer

Mozgástan (kinematika)

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

A (nano-)tudomány néhány alapkérdése

Tartalom. Fizika 1,

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

A hőmérsékleti sugárzás

Speciális mozgásfajták

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, gázok állapotjelzői

Szilárd testek sugárzása

Tipikus megvilágítás szintek a szabadban (délben egy napfényes napon) FISHER LED

Fizikai mennyiség megadása Egy fizikai mennyiség megadásához meg kell adnunk a mérés alapegységét, ezt mértékegységnek nevezzük, valamint a mennyiség

Mechanika. Kinematika

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Méréstechnikai alapfogalmak

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

A fizikai mennyiség fogalma; idő és hosszúság. Szerző: Dr. Szabó Gábor egyetemi tanár (SZTE Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék)

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

SI kiegészítő egységei. Az SI-alapegységek meghatározásai

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

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

Modern fizika vegyes tesztek

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Hogyan mérünk tömeget, hőmérsékletet és nyomást manapság? Alkímia Ma, ELTE, március 10. Miért pont ezek a mennyiségek a fontosak?

Szenzorok bevezető és szükséges fogalmak áttekintése

IMPULZUS MOMENTUM. Impulzusnyomaték, perdület, jele: N

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Információk

Speciális relativitás

Dr. Nagy Balázs Vince D428

Fényerő mérés. Készítette: Lenkei Zoltán

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

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

61. Lecke Az anyagszerkezet alapjai

Elektrosztatika tesztek

BAGME11NNF Munkavédelmi mérnökasszisztens Galla Jánosné, 2011.

Termodinamika (Hőtan)

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Betűtípusok. Betűstílusok:

127/1991. (X. 9.) Korm. rendelet. a mérésügyrıl szóló törvény végrehajtásáról. (Tv. 2. -hoz) (Tv. 5. -hoz) (Tv. 6. -hoz)

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

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Tartalom I. Az SI egységrendszer. 1 Tájékoztató. 2 Ajánlott irodalom. 3 A méréselmélet szerepe. 4 Bevezetés. 5 A mérőberendezés felépítése

MEGFIGYELÉSEK. Filozófiai megközelítés. Értelmes tevékenység Eredménye lehet

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Időben állandó mágneses mező jellemzése

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

Tárgymutató. dinamika, 5 dinamikai rendszer, 4 végtelen sok állapotú, dinamikai törvény, 5 dinamikai törvények, 12 divergencia,

Alapfogalmak Metrológia Metrológia: Általános metrológia Mérés célja Mérési elvek, mérési módszerek Mér eszközök konstrukciós elemei, elvei

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Kelvin, mól, kandela. 1. A termodinamikai hőmérséklet egysége és etalonja

Hőmérsékleti sugárzás

A MEGFIGYELÉSEKRŐL ÁLTALÁBAN

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

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

Javaslat: AZ EURÓPAI PARLAMENT ÉS A TANÁCS IRÁNYELVE. a mértékegységekre vonatkozó tagállami jogszabályok közelítéséről. (kodifikált szöveg)

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

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Alapfogalmak folytatás

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

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Foucault ingakísérlete a Szegedi Dómban

A fizika kétszintű érettségire felkészítés legújabb lépései Összeállította: Bánkuti Zsuzsa, OFI

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Mágneses mező jellemzése

Mintavétel fogalmai STATISZTIKA, BIOMETRIA. Mintavételi hiba. Statisztikai adatgyűjtés. Nem véletlenen alapuló kiválasztás

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

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Mágneses mező jellemzése

Tér, idő, hely, mozgás (sebesség, gyorsulás)

Előadások (1.) ÓE BGK Galla Jánosné, 2011.

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

A mechanikai alaptörvények ismerete

Mértékhitelesítés. Hitelesített mérıeszközök használata. Alapmérıeszközök, hiteles anyagminták

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

Hőtan I. főtétele tesztek

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz I.

Reológia Mérési technikák

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Átírás:

A FIZIKA MÓDSZEREI Kísérletes természettudomány: a megfigyelt jelenségek leírása és értelmezése A módszer lépései: Megfigyelés Kísérlet Mérés-kiértékelés Modellalkotás A modell mőködése a gyakorlatban Példa: szabadesés 1. Megfigyelés: az elejtett testek a Föld felé mozognak Fáról leesı alma zuhanás 1

2. Kísérlet laboratóriumban: szabadesés megvalósítása laboratóriumi körülmények között Tervezés: mit szeretnénk tudni a jelenségrıl? A gravitációs erı hatásának vizsgálata Idıben hogy játszódik le a mozgás? Milyen paraméterektıl függ? Megválasztott kísérleti körülmények: Pontszerő test Közeg hatását elhanyagoljuk (vákuum) 3. Mérés: milyen kapcsolat van a választott paraméterek között? Út-idı összefüggés meghatározása Összehasonlítás az un. etalonnal, alapegységgel összetartozó út-idı adatok összefüggés a mérési adatok között : táblázat Grafikus ábrázolás

4. Kiértékelés: függvénykapcsolat meghatározása A út-idı függvény képe parabola: Matematika: görbeillesztés, k meghatározása s = kt 2 g m k = g = 9,7792 2 2 s 5. Modell alkotás: négyzetes úttörvény Pontszerő test vákuumban a négyzetes úttörvény szerint mozog: a szabadon esı testre csak a nehézségi erı hat: mozgása egyenletesen változó mozgás: a gyorsulás (g) állandó. Galilei: Ha a zavaró körülményeket ( pl. közeg jelenléte)kiküszöböljük, akkor a testek egyformán esnek. Vákuumban a tollpihe, vasgolyó, fagolyó azonos gyorsulással mozog. 6.A modell mőködése a gyakorlatban, érvényességi határa: pl: a közeg hatásának figyelembe vétele, közegellenállás szerepe 3

Közegben való eséskor a különbözı testek nem esnek egyformán A gravitációs erı mellett közegellenállási erı is hat rájuk, ez alakjuktól és sőrőségüktıl is függ. A közegben esı testek egy idı után a gravitációs és a közegellenállási erı hatására egyenletesen, állandó sebességgel mozognak. Tollpihe és vasgolyó esése a.) levegıben b.) vákuumban süllyedés szabadesés Út-idı összefüggés a két különbözı esetben 4

MÉRTÉKEGYSÉGEK A fizikai mennyiség értéke: mérıszám*mértékegység Mértékegység: megállapodással meghatározott és elfogadott mennyiség Nemzetközi egyezmény rögzíti. SI mértékrendszer Mértékek Nemzetközi Rendszere: Systeme International d Unites Milyen fizikai mennyiségeket veszünk alapul Hogyan kell rögzíteni ıket: mérési utasítás Alapmennyiségek: kiválasztásuk hosszú történelmi folyamat eredménye. Az egység meghatározása pontos mérési leírás alapján történik. Elvárás: a mérés könnyen megvalósítható és reprodukálható legyen, a körülmények ne nagyon befolyásolják. Pl: hosszúság: (m), idı: (s) Származtatott mennyiségek: ismert fizikai törvények segítségével az alapmennyiségekbıl származtathatóak. Pl: sebesség: = Mértékegysége: [ v] út(hosszúság) v = idő s t m = s 5

7 db alapmennyiség van: név mértékegysége jele Def. idıpontja hosszúság Méter (m) l 1983 tömeg Kilogramm (kg) m 1901 idı Másodperc (s) t 1968 hımérséklet Kelvin (K) T 1968 áramerısség Amper (A) I 1948 anyagmennyiség Mol (m) n 1971 fényerısség Kandela (cd) lv 1979 6

Egy kis fizika történet: mértékegységek meghatározása Hosszúság- méter 1. Régen: A Föld átmérıjén alapuló definíció 1789-1799 -Francia forradalom alatt 1m = A Föld Párizson átmenı délkörének ( 40 000 km) a 40 milliomod része İsméter: Nemzetközi Mérésügyi Hivatal (Sevres): X keresztmetszető rúd Platina-Irridium ötvözetbıl Amin két karcolás jelzi az 1m hosszúságot X keresztmetszet nagyobb a szilárdsága, kevésbé hajlik meg Probléma: egy kicsit mégis deformálódik, és a hıtágulást is kompenzálni kell 7

2. 1960: Atomi sugárzás hullámhosszán alapuló definíció A 86-os tömegszámú kripton izotóp 2p10 és 5d5 energiaszintjei közötti átmenetnek megfelelı, vákuumban terjedı, narancs színő sugárzás hullámhosszának 1 650 763,73- szorosa. 6 1[ m] λ = 1650763,73 kr 0,606 10 m 6 606 10 m Probléma: A sugárzás stabilitása nem megfelelı. [ ] 3. Jelenleg: a fénysebességen alapuló definíció az érvényes. Bay Zoltán (ELTE Fizika professzora, Tungsram, George Washington Egyetem) 1 méter az a távolság, amelyet a fény vákuumban 1/299 792 458 s alatt tesz meg. A fénysebesség vákuumban: c v 299792458 3 10 s = c t s=1m t = s 8 v 1 3 10 8 m s 8 m 1 1m = 3 10 8 s 3 10 [ s] Bay Zoltán 8

Idımérés - másodperc (szekundum) Állandó, stabil periodikus mozgás: Csillagászat, atomfizika Régen: csillagászati jelenség alapján A Föld Nap körüli keringése, de ez nem stabil, lassul 1 s = 1év 31556925 1956-tól áttértek a tengely körüli forgásra: két delelés között eltelt idı 8600-ad része Jelenleg, 1968 óta: atomfizikai jelenség alapján: Másodperc: a 133-as tömegszámú, alapállapotú cézium atom két hiperfinom energiaszintje közti átmenetnek megfelelı sugárzás periódusának idıtartama. A cézium atomokat megfelelı frekvenciájú sugárzással gerjesztik: az elnyelt frekvencia mérésébıl a periódusidı (T) meghatározható: (mikrohullám) f= 9.192.613.770 Hz f 1 T = [ f ] 1 = 1 Hertz = 1 s 9

Atomórák: cézium szökıkutak Pontosságuk: 2 10 15 s Az atomóra a fenti periódusidı rendkívül pontos mérésével egy órát mőködtet. 9.192.613.770 Hz szinkronizálás az atomórák segítségével: (órák, GPS) Az órák naponta egy vagy több alkalommal ugyanabban az idıben vételi üzemmódba kapcsolnak, és a beérkezı pontos idıértékhez igazítják önmagukat. A vezérlıjelet rádióhullámok segítségével sugározzák. Computer :az interneten keresztül az adott atomóra megnevezésével szinkronizál

Tömeg -kilogramm Etalon: (az egyetlen jelenleg): platina irridium henger (Sevres, 1889) A térfogatra vezették vissza: 1 kg annyi víznek a tömege, amennyi teljesen kitölt egy köbdeciméter őrtartalmú kockát. Dupla védelem ellenére is hízik, szennyezıdések rakódnak rá. Tervek: A tömeg etalont az Avogadro számhoz kötni. Avogadro féle szám: N A = 6,00221 10 23 1 mol Atomtömeg*Avogadro féle szám = mólnyi mennyiség tömege İskilogramm Kísérletek folynak: (Braunschweig, Németország) Szilícium gömbben lévı atomok számának meghatározása után a szilícium atomtömegének ismeretében az Avogadro számot határozták meg. Probléma: nagy tisztaságú anyagot kell elıállítani. 11

Régebben: Hımérséklet- Celsius skála 1 C fok- az atmoszférikus nyomáson a tiszta víz fagyáspontja és forráspontja közötti hımérséklet különbség egyszázad része 0 C -A víz olvadáspont-100 C Forráspontja SI rendszerben Hımérséklet- Kelvin skála 1K: a víz termodinamikai hármaspontja hımérsékletének 273,16-od része Probléma: függ a víz tisztaságától, termodinamikai állapotától, pl: nyomás 12

SI: A közeljövıben változtatni fognak további fizikai állandók bevezetésével. h- Plank állandó: h = 6,626 0693(11) 10 34 J s e- elektron töltése e = 1,602 176 53(14) 10 19C k- Boltzmann állandó k = 1,380 6505(24) 10 23 JK 1 Na-Avogadro szám NA = 6,022 1415(10) 1023 mol-1 13

Anyagmennyiség mértékegysége a mól; jele: mol. A mól annak a rendszernek az anyagmennyisége, amely annyi elemi egységet tartalmaz, mint 12 ahány atom van 0,012 kilogramm C molekulában. Az elemi egység lehet atom, molekula, ion, elektron, más részecske. Ez körülbelül 23 darab részecske. (Avogadro szám) 6.022 10 2 10 7 N Áramerısség - amper A párhuzamos vezetıkben folyó áramok között fellépı erın alapul. 1 A erısségő az az állandó áram, amelynek hatására két egymástól 1 m távolságban levı, párhuzamos, végtelen hosszúságú és elhanyagolhatóan kicsi, kör keresztmetszető vezetıre méterenként 2. 10-7 newton erı hat.

Fényerısség-kandela kandela-gyertya (latin) A fényforrásból egységnyi térszögbe kibocsátott, világításra fordítható látható fényáram SI-alapegysége. 540 10 A kandela az olyan fényforrás fényerıssége adott irányban, amely hertz frekvenciájú monokromatikus fényt bocsát ki és sugárerıssége ebben az irányban 1 / 683-ad watt per szteradián. Ennek a frekvenciának megfelelı hullámhossz: λ=555 nm A viaszgyertya fényerıssége kb. 1 cd Fényáram=energia áram Fényáram: lumen 12 Fényerısség= fényáram térszög lumen 1cd = = szteradián lm sr

Az emberi szem nem érzékeli egyforma intenzitással a különbözı színő fényeket. A fényáram teljesítmény jellegő mennyiség,de már tartalmazza a fényességérzet spektrális függıségét. Így wattban nagyon eltérı sugárzott teljesítményő fényforrásokat ugyanolyan fényesnek láthatunk.,

MATEMATIKAI ISMERETEK A fizikai mennyiség= mérıszám *mértékegység De az irány is fontos néha: skalár, vagy vektor is lehet Vektormennyiség: irányított mennyiség, van nagysága és iránya is. A r A r A nyíl hossza arányos a vektor nagyságával A vektor nagysága (számértéke)az abszolút érték Mőveletek vektorokkal: 1. Összeadás-kivonás: paralelogramma módszer A r Cr B r r r C = A + r B 17

2. Két vektor szorzása A r α B r Vektoriális szorzat r C skalárszorzat Vektoriális szorzat Skalár szorzat: C = (A,B) = A B cosα szám, pl. munka r r A B r = = C [ A,B] r r Nagysága: r C Vektor, pl. forgatónyomaték r = A B sin α Iránya: jobb kéz szabály: merıleges az A és B vektor által kifeszített síkra 18

Szükséges matematikai ismeretek: Algebrai mőveletek Trigonometrikus függvények, sinus, cosinus Hatványfüggvények Diferenciálszámítás Integrálszámítás Elemi differenciálegyenletek megoldása Függvények grafikus ábrázolása, értelmezése Mőveletek vektorokkal 19

Méter: annak az útnak a hossza, melyet a fény vákuumban másodperc alatt tesz meg. Másodperc: a 133-as tömegszámú, alapállapotú cézium atom két hiperfinom energiaszintje közti átmenetnek megfelelı sugárzás periódusának idıtartama. Kilogramm: a Sévres-ben ırzött platina-iridium henger tömege. Tervbe van véve a kilogramm alábbi meghatározása: a kilogramm tömeg egysége, amellyel a Planck-állandó pontosan 6,626 069 3 10 34 joule másodperc. 20

ÁTLAGSEBESSÉG 21