A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Hasonló dokumentumok
A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. II.

A 2008/2009. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai. II. kategória

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Oktatási Hivatal. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Oktatási Hivatal. A 2007/2008. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. első (iskolai) fordulójának. javítási-értékelési útmutatója

M13/II. javítási-értékelési útmutatója. Fizika II. kategóriában. A 2006/2007. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

a) Az első esetben emelési és súrlódási munkát kell végeznünk: d A

M13/III. javítási-értékelési útmutatója. Fizika III. kategóriában. A 2006/2007. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny

3. Egy repülőgép tömege 60 tonna. Induláskor 20 s alatt gyorsul fel 225 km/h sebességre. Mekkora eredő erő hat rá? N

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2013/2014. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló. Javítási-értékelési útmutató

A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai. I. kategória

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

1. forduló (2010. február

Bevezető fizika (vill), 4. feladatsor Munka, energia, teljesítmény

Általános Kémia. Dr. Csonka Gábor 1. Gázok. Gázok. 2-1 Gáznyomás. Barométer. 6-2 Egyszerű gáztörvények. Manométer

Bevezető fizika (infó), 3. feladatsor Dinamika 2. és Statika

36. Mikola verseny 2. fordulójának megoldásai I. kategória, Gimnázium 9. évfolyam

. 2 pont A 2 pont nem bontható. 3 Összesen: 2 pont. Összesen: 3 pont. A valós gyökök száma: 1. Összesen: 2 pont. Összesen: 2 pont

A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai. II. kategória

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

31. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló feladatainak megoldása

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

körsugár kapcsolata: 4 s R 8 m. Az egyenletből a B test pályakörének sugara:

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

FIZIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A biliárdgolyók fizikája

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

2012 február 7. (EZ CSAK A VERSENY UTÁN LEGYEN LETÖLTHETŐ!!!)

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

Megoldás: feladat adataival végeredménynek 0,46 cm-t kapunk.

MATEMATIKA C 12. évfolyam 3. modul A mi terünk

35. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny. III. forduló május 1. Gyöngyös, 9. évfolyam. Szakközépiskola

Inczeffy Szabolcs: Lissajoux görbék előállítása ferdeszögű rezgések egymásra tevődésével

A gradiens törésmutatójú közeg I.

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

Optika gyakorlat 2. Geometriai optika: planparalel lemez, prizma, hullámvezető

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

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

MATEMATIKA C 12. évfolyam 2. modul Telek és kerítés

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz I.

2007/2008. tanév. Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló november 9. MEGOLDÁSOK

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

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

Mechanika - Versenyfeladatok

2. Rugalmas állandók mérése

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

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

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

A 2004/2005 tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai f i z i k á b ó l III.

1. A hőszigetelés elmélete

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

24. Fénytörés. Alapfeladatok

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

A 2009/2010. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. II. kategória

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Hidrosztatikai problémák

Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése

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

Fizika 1i, 2018 őszi félév, 4. gyakorlat

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

OPTIKA. Geometriai optika. Snellius Descartes-törvény szeptember 19. FIZIKA TÁVOKTATÁS

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

U = 24 V I = 4,8 A. Mind a két mellékágban az ellenállás külön-külön 6 Ω, ezért az áramerősség mindkét mellékágban egyenlő, azaz :...

17. tétel: Egybevágósági transzformációk. Szimmetrikus sokszögek.

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

Irányításelmélet és technika I.

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

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

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

M( a) = 2x M L g, a = 2g L x. (3)

Bevezető fizika (VBK) zh1 tesztkérdések Mi az erő mértékegysége? NY) kg m 2 s 1 GY) Js LY) kg m 2 s 2 TY) kg m s 2

Geometriai feladatok megoldása a komplex számsíkon dr. Kiss Géza, Budapest

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Dinamika példatár. Szíki Gusztáv Áron

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Szökőkút - feladat. 1. ábra. A fotók forrása:

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

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

Feladatok a zárthelyi előtt

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Példa: Normálfeszültség eloszlása síkgörbe rúd esetén

b) Adjunk meg 1-1 olyan ellenálláspárt, amely párhuzamos ill. soros kapcsolásnál minden szempontból helyettesíti az eredeti kapcsolást!

Vízműtani számítás. A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a t [l/s ha]

A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

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

Optika gyakorlat 1. Fermat-elv, fénytörés, reflexió sík és görbült határfelületen

Átírás:

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országs Középisklai Tanulányi Verseny ásdik frdulójának feladatai és egldásai fizikából I. kategória A dlgzatk elkészítéséhez inden segédeszköz használható. Megldandó az első két feladat és a 3/A és 3/B srszáú feladatk közül egy szabadn választtt. Ha valaki ind a 3/A és 3/B feladat egldja, akkr csak a több pntt elérő egldást vesszük figyelebe. Minden feladat teljes egldása 20 pntt ér. 1. Az ábrán látható elrendezésben az töegű test és a vízszintes sínpár közti tapadási és csúszási súrlódás együtthatója egyaránt µ. A testhez egy D rugóállandójú rugót erősítettek, ely a vízszintessel lefele α = 30 szöget zár be. A rugót ásik végénél fgva nagyn lassan, egyenletesen nyújtani kezdjük. Ha a test elindul, az erőt tvább ne növeljük, az erő nagysága és iránya is állandó arad. a.) Mekkra unkával lehet a rugót z-vel egnyújtani? b.) Miniálisan ekkra unka árán lehet a testet a talajn s-sel arrább juttatni? c.) Mekkra unka árán lehet a testet a talajn s-sel arrább juttatni, ha az α szöget 30 - ról 70 -ra váltztatjuk? Adatk: D = 150 N/, = 4 kg, µ = 0,4, z = 5 c, s = 5 c, g = 10 /s 2. Megldás: a) Nézzük eg, ekkra egnyúlás esetén arad ég helyben a test. A rá ható erőket vízszintes és függőleges összetevőkre bntva az egyensúly feltétele és S µ K Dx cs a = S Dx sin α + g = K, ahl x a rugó egnyúlása és K az ábra szerinti kényszererő. K helyébe S -t írva adódik: µ S Dx cs a = S Dxsin α + g =, µ 2010/2011 1 OKTV 2. frduló

aelyet x-re egldva a következőt kapjuk: µ g 0, 4 4 kg x = = 0,16. D( csα µ sinα) N 150 ( cs30 0,4sin 30 ) Mivel a egadtt adatknál z kisebb x ax -nál, a test helyben arad. Így a unka a rugó egnyújtására frdítódtt (a rugó energiáját növelte), tehát W 1 1 N 2 2 2 2 2 = Dz = 150 0,05 = 0,1875 J 0,19 J. b) Ebben az esetben el kell érni a egnyúlásnak az előbbi x ax értéket. Az ehhez szükséges unka 1 2 1 N 2 2 ax 150 0,16 1,92 J. 2 Dx = 2 = A tvábbiakban a rugó tvább ne nyúlik és a test egyenletesen zg. A unka ebben a tartányban N S s= Dxax csα s= 150 0,16 cs30 0,05 = 1,04J. Tehát az összes unka 1,92 J + 1,04 J = 2,96 J c) Ebben az esetben a egnyúlás kifejezésének nevezőjében szereplő csα µsinα = - 0,034, tehát negatív, az előző gndlatenet ne vezet eredényre, vagyis nincs lyan x ax, aely esetén a test elzdul. Érdekes egvizsgálni, hgy ekkra α szög esetén ne zdul eg a test, bárekkra is a rugó x egnyúlása. A rugóerőt R-rel jelölve egyensúly esetén: ( sin ) Rcsα µ g+ R α inden R-re. Elegendően nagy R esetén g elhanyaglható R ellett, így Rcsα µ Rsin α R µ Rtg α, tehát 1 1 1 tg α a egadtt adatkkal α = arctg = arctg = 68,2 µ µ 0, 4 0 Esettünkben: α > 68.2, tehát bárekkra unkát is végzünk (a rugó nyújtásával), a test helyben arad, vagyis seekkra unka árán ne lehet arrébb zgatni. 2010/2011 2 OKTV 2. frduló

2. Egy sík-dbrú üveglencse körlapjának átérője 10 c, göbfelületének sugara szintén 10 c. Az ptikai tengely entén egy vékny fénysugárral világítjuk eg a lencse sík ldalát. A lencse túlsó ldalán egkeressük a fókuszt, és tt az ptikai tengelyre erőlegesen elhelyezünk egy ernyőt. Ezután a vékny fénysugarat kiszélesítjük, íg végül 10 c átérőjű hengeres fénynyalábbal világítjuk eg a lencsét úgy, hgy a nyaláb tengelye egybeessen az ptikai tengellyel. A lencse anyagának törésutatója 1,5. a) Milyen essze van az ernyő a lencse dbrú felületétől? b) Mekkra átérőjű fltt látunk az ernyőn? Megldás: a) Mivel a igen vékny fénysugár esetén a lencse kihasznált része vékny lencsének felel eg, ezért alkalazhatjuk a diptriát eghatárzó, vékny lencsékre vnatkzó összefüggést: 1 1 R 0,1 ( n 1 ) f f = R = n 1 = 1,5 1 = 0, 2 = 20 c. A lencse fókusztávlsága 20 c tehát a lencse felületétől az ernyő 20 c-re van. b) A széles fénynyaláb esettén ez a lencse ár egyáltalán ne a vékny lencsék törvénye szerint űködik, vagyis ne az előbb kiszáíttt fókuszpntban egyesülnek a szélső sugarak. Ezért csak a fénytörés általáns törvényeit alkalazhatjuk. Az ernyőn keletkező fényflt átérőjének eghatárzásáhz a fénynyaláb legszélső sugarainak enetét kell egvizsgálnunk. A legszélső sugár(is) a lencse síklapján át törés nélkül halad a göbfelületig, ahl a lencse legszélét éppen 30 -s beesési szöggel éri el. A kilépési szög Snellius-Descartes törvénye alapján: sinα 1 β arcsin ( n sinα) arcsin ( 1,5 sin 30 ) 48,59. sin β = n = = = Az ptikai tengellyel párhuzas irányhz képest tehát 48,59 30 = 18,59 -s szögben halad a felső sugár az ernyő felé, ait az ptikai tengely alatt ér el. A lencse sík lapjának az ernyőtől való L távlsága a göbsüveg agasságának és a fókusztávlságnak az összege. A göbsüveg agassága a göbsugár és Rcsα különbsége, ahl a speciális adatk iatt α = 30. Így a keresett agasság 10 c.cs30 = 8,66 c. Tehát a lencse sík lapja L = 21,34 c-re van az ernyőtől. Ezt felhasználva eghatárzhatjuk, hgy 2010/2011 3 OKTV 2. frduló

az ptikai tengelytől ilyen távl éri az ernyőt a szélső sugár. Az ábra szerint ui. a szélső sugár eredeti irányától a becsapódás helye L.tg18,59 = 7,2 c-re van, aiből az r = 5 c-t levnva eghatárzzuk az ernyőhöz érkező szélső sugárnak a fókuszpnttól ért távlságát, aire 7,2 c 5 c = 2,2 c-t kapunk. Eszerint a fényflt az ernyőn 4,4 c átérőjű lesz. 3/A Légpárnás asztaln úgy helyezünk el hat darab, r sugarú krngt, hgy középpntjaik egy szabálys a ldalú hatszöget alkssanak. Az egyik krngt v 0 sebességgel indítjuk úgy, hgy a sebességvektr ϕ szöget zárjn be a szszéds ldallal. A rugalas ütközések srán indegyik krng zgásba jön. Az érintkező felületek közötti súrlódás elhanyaglható. a) Határzzunk eg egy lehetséges ϕ szöget! b) Mennyi idő telik el az első és az ötödik ütközés között? Adatk: a = 10 c, r = 2 c, v 0 = 4s. Megldás: a) Az egyik lehetséges egldás az, ha inden ütközés után az aktuális a ldalhz visznyítva azns ϕ szöggel indul a következő krng. Az első ütközés következtében elinduló ásdik krng sebességvektra akkr fg szintén ϕ szöget bezárni a következő ldaléllel, ha az ütközés után a sebessége és az érkező krng sebessége 60 -s szöget zár be egyással. Ez az ábra szerinti hárszög esetén teljesül. A szinusz-tétel alapján: sinϕ = sinϕ = sin120 = 0,3464 ϕ = 20,27 sin120 a a b) Vizsgáljuk tvábbra is az első ütközést! Legyen az ütközés után az első krng sebességvektra u r r, a ásdik krngé v! A rugalas ütközésre igaz a lendület-, és energia-egaradás törvénye: r r r v = u+ v 1 2 1 2 1 2 v = u + v 2 2 2 Az egyszerűsítések után: r r r v = u + v (1) 2 2 2 v = + v (2) u 2010/2011 4 OKTV 2. frduló

Az (1) egyenlet azt jelenti, hgy a hár sebességvektr egy hárszöget alkt, a (2) egyenlet visznt azt, hgy ez a hárszög derékszögű. Azt ár krábban beláttuk, hgy az u-val szeközti szög 60. Így könnyen egkapjuk, hgy a 2. krng v = v/2 sebességgel indul. Hasnlóan kapjuk, hgy a haradik krng sebessége v = v /2 = v/4 lesz, és így tvább: v = v/8, v = v/16. Két szszéds ütközés között egy krng által egtett a útra igaz: ( ϕ) a ( ϕ) sin 60 sin 60 a sinϕ sinϕ Az első és az ötödik ütközés között eltelt idő: ' = = 7,38 c. a a a a a a t = + + + = ( 2+ 4+ 8+ 16) = 30 0,55 s.. v v v v v v 3/B. A Vénusz légkörét nagyrészt széndixid és nitrgén alktja, de található benne többek között egy kevés kéndixid is, ai a Vénusz atszférájának legnehezebb alktóelee. Képzeljük el, hgy a Vénusz légkörében lévő összes kéndixidt összegyűjtjük, és egyenletesen elterítjük a felszínen úgy, hgy ne váltztatjuk eg a jelenlegi nyást és hőérsékletet. Milyen vastagn brítaná így a Vénusz felszínét tiszta kéndixid? (A egldáshz csak a következő adatkat használhatjuk fel: a kéndixid láris töege: 64 g/l, a kéndixid töegszázaléks aránya a Vénuszn: 0,015 %, a gravitációs gyrsulás a Vénusz felszínén: 8,2 /s 2, a felszíni hőérséklet: 800 K, a gázállandó: 8,31 J/l K.) Megldás: A Vénusz felszínén legyen a nyás p, a felszín területe A, a gravitációs gyrsulás g. Így a Vénusz légkörének töegét a következőképpen fejezhetjük ki igen jó közelítéssel: g = pa. Ha a kéndixidt a felszínen egyenletesen elterítenénk, akkr annak nyása indenütt ugyanakkra lenne, int a fenti összefüggésben szereplő nyás, ert a Vénuszn kevés a kéndixid. Írjuk fel az ideális gáz állaptegyenletét a kéndixidra: pv = nrt = M g A SO SO 1,5 10 M ( Ah) = RT, aiből a kéndixid h vastagsága eghatárzható: h 1,9. 2 2 SO RT 4 2 2010/2011 5 OKTV 2. frduló

Pntzási útutató Minden feladat teljes egldása 20 pntt ér. Részletes, egységes pntzási útutató ne adható eg a feladatk terészetéből következően, ugyanis egy-egy helyes egldáshz több különböző, egyenértékű helyes út vezethet. A feladat nuerikus végeredényével egközelítően azns eredényt kihzó egldó erre a részfeladatra 0 pntt kap, aennyiben elvileg helytelen útn jut el. Fizikailag érteles gndlatenet estén a kis nuerikus hiba elkövetése ellenére (a részfeladat terjedelétől függően) 2 3 pnt vnható le. Ha a egldó csak paraéteresen adja eg a helyes gndlatenettel kaptt eredényt, 2 pntt veszít. Az 1. feladat pntzása a) A test helyben aradásának általáns feltétele 5 pnt A unka kiszáítása 3 pnt b) Az elindulásig végzett unka kiszáítása 2 pnt A teljes unka kiszáítása 3 pnt c) Ne zdul el a test 7 pnt Összesen 20 pnt A 2. feladat pntzása a) A lencse fókusztávlságnak eghatárzása 5 pnt b) Annak feliserése, hgy a legszélső nyaláb törését kell vizsgálni 5 pnt A sugárenet helyes kiszáítása 5 pnt Az ernyőn létrejövő fényflt éretének helyes eghatárzása 5 pnt Összesen 20 pnt A 3/A feladat pntzása a) Annak feliserése, hgy ha v és v 60 -t zár be egyással, akkr indegyik eglökött krng ϕ szöget zár be a szszéds ldallal 4 pnt A szinusz-tétel segítségével a ϕ szög eghatárzása 2 pnt b) Annak feliserése, hgy a rugalas ütközésre igaz a lendület-, és energia-egaradás törvénye, valaint azk helyes felírása 1+1 pnt A egaradási törvényekből arra következtetni, hgy ' v, v, és u egy hárszöget, ill. egy derékszögű hárszöget alkt 2+2 pnt Az ütközések utáni sebességek eghatárzása 2+1+1+1 pnt A krng a útjának eghatárzása a szinusz-tétel segítségével 1 pnt A keresett időtarta helyes felírása és kiszáítása. 1+1 pnt Összesen: 20 pnt A 3/B feladat pntzása A légkör súlyának közelítő kifejezése a felszíni nyással 8 pnt Az ideális gázk állaptegyenletének felírása a kéndixidra 4 pnt A kéndixid rétegvastagságának kifejezése az előző két egyenletből 2010/2011 6 OKTV 2. frduló 8 pnt Összesen: 20 pnt