Szóbeli IV. Elektromosság

IV. Elektromosság

10. Testek elektromos állapota

Témakör
Elektrosztatika
Elmélet:
Dörzselektromosság, vezetők-szigetelők, atom, elektron, Coulomb törvény, ponttöltés tere ill. homogén tér erővonalakkal jellemzése, vezető elektromos térben, megosztás jelensége, csúcshatás gyakorlati alkalmazásai, villám.

Feladat:
Sztatikus elektromos töltés és a töltésmegosztás elvének tanulmányozása különböző anyagok segítségével – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Két elektroszkóp; ebonit- vagy műanyag rúd; ezek dörzsölésére szőrme vagy műszálas textil; üvegrúd; ennek dörzsölésére bőr vagy száraz újságpapír.

A kísérlet leírása:
a) Dörzsölje meg az ebonitrudat a szőrmével (vagy műszálas textillel), és közelítse az egyik elektroszkóphoz úgy, hogy ne érjen hozzá az elektroszkóp fegyverzetéhez! Mit tapasztal? Mi történik akkor, ha a töltött rudat eltávolítja az elektroszkóptól? Ismételje meg a kísérletet papírral dörzsölt üvegrúddal! Mit tapasztal?
b) Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a megdörzsölt ebonitrudat érintse hozzá az egyik elektroszkóphoz! Mi történik az elektroszkóp lemezkéivel? Dörzsölje meg az üvegrudat a bőrrel (vagy újságpapírral), és érintse hozzá a másik elektroszkóphoz! Mi történik az elektroszkóp lemezkéivel? Érintse össze vagy kösse össze vezetővel a két elektroszkópot! Mi történik?

b)
• Ismertesse a testek elektromos feltöltődését, adjon erre anyagszerkezeti magyarázatot!
• Kísérlet: Állapítsa meg különböző összedörzsölt testekről, hogy milyen előjelű elektromos töltésük van! A rendelkezésre álló eszközökön kívül felhasználhatja, hogy a papírral megdörzsölt üvegrúd pozitív töltésű. Adjon magyarázatot az eljárásra!
• Értelmezze a töltésmennyiség mértékegységét!
• Mit ért elektromos mezőn? Ki és mikor használta először ezt a fogalmat?
• Milyen mennyiségekkel jellemezhetjük az elektromos mezőt? Adja meg ezek definícióját és mértékegységét!
• Milyen szemléletes jellemzési módját ismeri az elektromos mezőnek?
• Mit tud mondani a fenti jellemzési módok segítségével a homogén elektromos mezőről?
• Milyen balesetveszélyt jelent a testek elektromos feltöltődése, és hogyan védekezhetünk a balesetek ellen?
Eszközök: üvegrúd, száraz papír, elektroszkóp, szőrme, bőr, műanyag test.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
Különböző anyagok szoros érintkezése, elektronleadás ill. -felvétel.	2 + 3
Pozitív töltésű elektroszkóphoz más elektromos test közelítése.	4
Elektromos megosztással indokolt helyes válasz.	5
A töltésmennyiség mértékegységének értelmezése (Coulomb törvénye vagy az áramerősség mértékegysége vagy az elektronok száma segítségével).	4
Az elektromos mező fogalma; Faraday angol fizikus; XIX. sz.	3 + 3 x 2
Az elektromos térerősség definíciója (nagyság, irány, mértékegység).	3 x 2
Feszültség (nagyság, előjel, mértékegység).	3 x 2
Erővonalak (sűrűség, irány).	4
Homogén mezőben a térerősség, a feszültség és az erővonalak sajátossága.	3 x 2
Szikrakisülés (robbanás, tűz); töltések elvezetése (pl. földelés), árnyékolás.	2 x 3
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

11. Soros és párhuzamos kapcsolás

Témakör
Elektromos áram, vezetők ellenállása
Elmélet:
Áram fogalma, típusai, jellemzői, egyszerű áramkörök felépítése - kapcsolási rajz, összefüggések soros és párhuzamos kapcsolásra, ellenállás, Ohm törvény, mérőműszerek, áram hatásai, alkalmazásuk, elektromos eszközök teljesítménye, fogyasztása.

Feladat:
Soros és párhuzamos kapcsolás tanulmányozása áramforrás és két zseblámpaizzó segítségével – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
4,5V-os zsebtelep (vagy helyettesítő áramforrás); két egyforma zsebizzó foglalatban; kapcsoló; vezetékek; feszültségmérő műszer, áramerősség-mérő műszer (digitális multiméter).

A kísérlet leírása:
Készítsen kapcsolási rajzot két olyan áramkörről, amelyben a két izzó sorosan, illetve párhuzamosan van kapcsolva!
A rendelkezésre álló eszközökkel állítsa össze mindkét áramkört! Mérje meg a fogyasztókra eső feszültségeket és a fogyasztókon átfolyó áram erősségét mindkét kapcsolás esetén! Figyelje meg az izzók fényerejét mindkét esetben!

b)
• Készítsen egy-egy kapcsolási rajzot két fogyasztó egyenáramú áramkörbeli soros, illetve párhuzamos kapcsolásáról!
• Ismertesse a soros és a párhuzamos kapcsolásnál a feszültségekre, áramerősségekre és az ellenállásokra vonatkozó összefüggéseket!
• Kísérlet: Kapcsoljon sorosan vagy párhuzamosan egy ismeretlen ellenállású és egy ismert ellenállású fogyasztót! Határozza meg az ismeretlen ellenállást úgy, hogy a két fogyasztón mért feszültségeket vagy áramerősségeket hasonlítja össze!
• Mi okozhatja az elvégzett mérés hibáját?
• Indoklással mondjon egy-egy példát a soros és a párhuzamos kapcsolás gyakorlati alkalmazására!
• Mikor kezdtek az elektromos áramkörök törvényeivel foglalkozni?
• Mondjon két fizikust, akiknek a tevékenysége kapcsolható e témakörhöz! Indokolja a kapcsolatot!
Eszközök: telep; egy ismert és egy ismeretlen ellenállású fogyasztó, feszültség- és árammérő műszer, vezetékek, kapcsoló, szerelőtábla.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
Kapcsolási rajzok készítése.	2 x 3
Soros kapcsolásnál egy-egy összefüggés U-ra, I-re és R-re.	3 x 2
Párhuzamos kapcsolásnál egy-egy összefüggés U-ra, I-re és R-re.	3 x 2
A kapcsolás helyes összeállítása.	5
Az ismeretlen ellenállás meghatározása.	5
Legalább két hibaforrás megnevezése.	2 x 3
Egy-egy gyakorlati példa a soros és párhuzamos kapcsolás előfordulására.	2 x 2
Indoklás a két bemutatott példánál.	2 x 2
A XIX. század első fele.	3
Két fizikus említése (pl. Ohm német, Kirchhoff német, Volta olasz, Ampere francia stb.).	2 x 2
A két fizikushoz kapcsolódó indoklás.	2 x 3
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

12. Citromelem készítése

Témakör

Elmélet:

Feladat:
Galvánelem készítése citrom, acélszög és rézlap segítségével – elvégzendő kísérlet

Készítsen galvánelemet citrom, acélszög és rézdarab segítségével! Vizsgálja az elem működésének jellemzőit soros kapcsolás esetén, illetve fogyasztóra kapcsolva! Mérje meg az elem feszültségét és az áram erősségét az áramkörben!

Szükséges eszközök:
Acél- vagy vasszög; rézpénz vagy rézdarab; krokodilcsipesz; drótok; érzékeny multiméter; két citrom. A vasat alumínium, a rezet nikkel is helyettesítheti.

A kísérlet leírása:
Az ábrának megfelelően készítse el a citromelemet! Mérje meg a kapott feszültséget egy, illetve két sorba kapcsolt elem esetében! Mérje meg a mérőműszeren keresztülfolyó áram erősségét! Működtessen a teleppel valamilyen elektromos eszközt, pl. LED-izzót!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

13. Rézcsőbe ejtett neodímium mágnes mozgásának vizsgálata

Témakör
Időben változó mágneses mező, mozgási indukció
Elmélet:
Nyugalmi és mozgási indukciós jelenségek, Faraday-féle indukciós törvény, Lenz törvénye és gyakorlati példák (kísérlet, jelenség), váltakozó áram előállítása, generátor, dinamó, motor jellemzése, transzformátor működése, alkalmazása, átváltási képletek.

Feladat:
Rézcsőbe ejtett neodímium mágnes mozgásának vizsgálata – elvégzendő kísérlet
Két egymásba illeszkedő, egyforma hosszú rézcső áll a rendelkezésére. Vizsgálja meg a csőbe ejtett neodímium mágnes mozgását! Mérje meg a csőben az esés idejét úgy, hogy először a kisebb keresztmetszetű csőben ejti a mágnest, majd a nagyobb keresztmetszetű csőben, végül úgy, hogy a két csövet egymásba tolja, és a duplafalú csőben méri az esés idejét!

Szükséges eszközök:
Két, legalább 30 cm hosszú, szorosan egymásba tolható, egyforma hosszú rézcső, melyekbe a mágnes kényelmesen belefér, és elakadás nélkül tud bennük mozogni (a kisebb átmérőjű cső keresztmetszete ne legyen sokkal nagyobb a mágnes esés irányú keresztmetszeténél!); neodímium mágnes; stopperóra, centiméterszalag; puha szivacs vagy párna, amire a mágnes rápottyan.

A kísérlet leírása:
Vizsgálja meg, hogy a rézcső fala nem vonzza a mágnest! Ejtse bele a mágnest a rézcsőbe, figyelje meg a mozgását!
Mérje meg a csövek hosszát! Indítsa el a stopperórát, fogja függőlegesen a kisebb kereszt- metszetű csövet, és amikor az időmérés 30 másodpercnél tart, ejtse bele a csőbe a mágnest! A csövet állandó magasságban tartva állítsa meg a stopperórát akkor, amikor a mágnes kiért a cső alján! (Vigyázzon, hogy a törékeny mágnes ne sérüljön meg!) Állapítsa meg a mágnes esésének idejét, majd jegyezze föl a mért adatokat!
Ismételje meg a mérést a nagyobb keresztmetszetű csővel is, majd úgy, hogy a két csövet egymásba tolja!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

Szóbeli III. Víz, levegő, környezet

III. Víz, levegő, környezet

8. Cartesius-búvár

Témakör
Hidrosztatika
Elmélet:
(Az A) és B) kérdések közül csak egyet kell választani!)
A) Hidrosztatika
a) Ismertesse a felhajtóerő fogalmát, származását, kiszámításának módját!
b) Ismertesse az úszás, lebegés, folyadékban való elmerülés jelenségét, értel- mezze erők segítségével! Készítsen vázlatrajzot!
c) Adjon meg két gyakorlati példát a fenti jelenségek valamelyikére, ezek közül az egyiket elemezze részletesen!
d) Cartesiuson kívül nevezzen meg egy tudóst, akinek munkássága a jelenségkör- rel kapcsolatos!
B) Gázok állapotváltozása
a) Ismertesse a gázok állapotegyenletét, mutassa be az abban szereplő mennyisé- geket!
b) Elemezze, hogy a konkrét kísérletben az üvegbe zárt levegő mely makroszko- pikus tulajdonságai változtak, s melyek voltak változatlanok! Adja meg az ál- lapotváltozást leíró törvényt!
c) Adjon meg két gyakorlati példát a gázok állapotváltozására, ezek közül az egyiket elemezze részletesen!
d) Nevezzen meg egy tudóst, akinek munkássága a jelenségkörrel kapcsolatos!

Feladat:
Úszás, lebegés, elmerülés bemutatása Cartesius-búvár segítségével – elvégzendő kísérlet

A rendelkezésre álló eszközök segítségével készítsen el egy Cartesius-búvárt! A búvár vízben való mozgásával mutassa be az úszás, a lebegés és az elmerülés jelenségét! Magya- rázza el az eszköz működését!

Szükséges eszközök:
a) Nagyméretű (1,5–2,5 literes) műanyag flakon kupakkal; üvegből készült szemcseppentő vagy kisebb kémcső, oldalán 0,5 cm-es skálaosztással.
b) Nagyméretű (1,5–2,5 literes) műanyag flakon kupakkal. Üvegből készült szemcseppentő, vagy félmikro kémcső, vagy apró gyógyszeres üveg. Folyóvíz. Üvegkád. Törlőkendő, kéz- törlő, tálca.

A kísérlet leírása:
a)Ha a flakont oldalirányban összenyomja, a búvár lesüllyed a flakon aljára. Figyelje meg, hogy hogyan változik a vízszint a kémcsőben a flakon összenyomásakor! Jegyezze fel a kémcsőbe szorult levegőoszlop hosszát akkor, amikor a búvár a felszínen lebeg, illetve akkor, amikor a flakon aljára süllyed!
b) A tálcán lévő flakont töltse meg majdnem teljesen vízzel, majd helyezze bele fejjel lefelé va- lamelyik üveg csövecskét úgy, hogy annak belsejében maradjon egy megfelelő méretű légbu- borék, melynek hatására a búvár a palackban lévő víz felszínén úszik! A „búvárban” lévő lég- buborék méretezését érdemes az üvegkádban kipróbálni. Az eszköz akkor fog legjobban mű- ködni, ha a búvár majdnem teljesen a vízbe merül. Utána a flakon kupakját szorítsa rá a fla- kon szájára! Vegye le a flakont a tálcáról, ha szükséges, törölje meg! A flakon oldalirányú összenyomásával mozgatható a búvár lefelé, a nyomás megszüntetésével pedig felfelé.
a)

b)

Javaslat a kísérlet értelmezésére:
- Ismertesse, hogy mi történik a búvár belsejében a flakon összenyomásakor!
- Adja meg, hogyan értelmezhető a búvár belsejében lezajló jelenség a folyadékok tulaj- donságainak segítségével!
- Ismertesse, hogyan változik a búvár sűrűsége a vízéhez képest, s ez hogyan befolyá- solja a búvár mozgását a vízben!

8. tétel – értékelési szempontok	maximális pontszám	elért pontszám
1. A kísérlet összeállítása	10 pont
2. A kísérlet elvégzése	5 pont
3. A búvár belsejében zajló folyamat ismertetése	5 pont
4. a folyamat értelmezése	7 pont
5. A búvár sűrűségének változása, következmények	8 pont
6. Választható kérdések a)	5 pont
7. Választható kérdések b)	6 pont
8. Választható kérdések c)	6 pont
9. Választható kérdések d)	3 pont
Tartalom összesen	55 pont
A kifejtés módja	5 pont
Összesen	60 pont

9. Arkhimédész törvénye

Témakör
Folyadékok, gázok fizikája
Elmélet:
Gázok modellje, gázok állapotjelzői. gázok állapotváltozásai, egyesített gáztörvény, állapotegyenlet, állapotváltozások bemutatása p-V diagrammon, példák, hidrosztatikai nyomás, Pascal-törvény, közlekedő edény, felhajtóerő nyugvó folyadékokban, gázokban, testek úszása, lebegése,

Feladat:
Arkhimédész törvényének igazolása arkhimédészi hengerpárral – elvégzendő mérés

Szükséges eszközök:
Arkhimédészi hengerpár (egy rugós erőmérőre akasztható üres henger, valamint egy abba szorosan illeszkedő, az üres henger aljára akasztható tömör henger); érzékeny rugós erőmérő; főzőpohár.

A kísérlet leírása:
Mérje meg az üres henger és az aljára akasztott tömör henger súlyát a levegőn rugós erőmérővel!
Ismételje meg a mérést úgy, hogy a tömör henger teljes egészében vízbe lóg! Ezek után töltsön vizet az üres hengerbe úgy, hogy az csordultig megteljen, s ismételje meg a mérést így is! Írja fel mindhárom esetben a rugós erőmérő által mért értékeket!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

Szóbeli II. Energia, munka, hő

II. Energia, munka, hő

6. Szilárd anyagok, folyadékok és gázok hőtágulásának bemutatása

Témakör
Hőtágulás

Elmélet:
Hőmérsékleti skálák:
Celsius, Kelvin, alappontok, hőmérők, szilárdtestek, folyadékok modellje, szilárdtestek, folyadékok hőtágulása, lyukak, üregek hőtágulása, gyakorlati példákkal,

Feladat:
Különböző halmazállapotú anyagok hőtágulásának vizsgálata – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Bimetall-szalag; iskolai alkoholos bothőmérő; állványba fogott, „üres” gömblombik üvegcsővel átfúrt gumidugóval lezárva; vizeskád; borszeszégő vagy Bunsen-égő; gyufa.

A kísérlet leírása:
a) Gyújtsa meg a borszeszégőt, és melegítse a bimetall-szalagot a lemez egyik oldalán! Figyelje meg, hogy miként változik a bimetall-szalag alakja a melegítés hatására! Hagyja lehűlni a szalagot! Mi történik az alakjával? Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a borszeszégővel a szalag másik oldalát melegíti! Mit tapasztal?
b) Fogja ujjai közé az alkoholos hőmérő folyadéktartályát, esetleg enyhén dörzsölje! Hogyan változik a hőmérő által mutatott hőmérsékletérték?
c) Fordítsa az üres lombikot a kivezetőcsővel lefelé, és merítse a kivezetőcsövet víz alá! Melegítse a kezével a lombik hasát! Mit tapasztal?

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

7. Gázok állapotváltozásai

Témakör
Termodinamika
Elmélet:
Gázok modellje, ideális gáz belsőenergiája, I.főtétel és a benne szereplő mennyiségek, II. főtétel, megfordítható és nem megfordítható folyamatok, gyakorlati példák, a hő terjedésének módjai, példákkal.

Feladat:
Lombikból kiáramló levegő térfogatának mérése – elvégzendő kísérlet
A lombikból kevés víz forralásával hajtsa ki a levegőt! A lombikot zárja le egy léggömbbel, majd a lombikban rekedt vízgőzt hűtéssel csapassa le! Így a lombikban leesik a nyomás, a léggömb a lombikba „beszívódik”.

Szükséges eszközök:
Hőálló lombik; léggömb; vízmelegítésre alkalmas eszköz (vas háromláb, azbesztlap, facsipesz stb.); hideg víz egy edényben, hűtés céljára; védőkesztyű.

A kísérlet leírása:
A lombik aljára tegyen egy kevés vizet, és forralja fel! Fél perc forrás után vegye le a lombikot a tűzről, és feszítsen a szájára egy léggömböt úgy, hogy a léggömb kilógjon a lombikból! A lombikot hagyja lehűlni (hideg vízzel hűtse le)! Figyelje meg, mi történik a léggömbbel! Magyarázza a kísérletben bemutatott jelenséget!

B verzió:

Feladat:
Egy átfúrt dugóval elzárt, ismert térfogatú lombik kivezetőcsövének végét vezessük egy fejjel lefelé vízbe állított mérőhenger szája alá! Az ábra szerinti elrendezés lehetővé teszi a lombikból kiáramló levegő térfogatának mérését. Mérje meg a meleg vízfürdőbe helyezett lombikból kiáramló levegő térfogatát!

Szükséges eszközök:
Átfúrt dugóval elzárt, ismert térfogatú lombik, amelyhez gumicső csatlakozik; mérőhenger; nagyobb üvegedények; víz: hideg és meleg; hőmérő; állvány; fogó; dió.

A kísérlet leírása:
A szájával lefelé fordított mérőhengert állítsa olyan magasságba, hogy a vízszint a mérő- hengerben, valamint a mérőhengeren kívül azonos legyen! Olvassa le a mérőhengerben lévő levegő térfogatát! Mérje meg a terem hőmérsékletét!
Állítsa a lombikot langyos vízfürdőbe! A gumicső víz alatti végéből buborékok szállnak fel, amelyeket a mérőhenger felfog. Ha a buborékolás abbamaradt, ismét állítsa be a mérőhenger magasságát úgy, hogy a benti és a kinti vízszint azonos legyen! Ismét mérje meg a mérő- hengerbe zárt levegő térfogatát! Mérje meg a vízfürdő hőmérsékletét!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

Szóbeli I. Mozgás, egyensúly

I. Mozgás, egyensúly

1. Newton törvényei

Témakör
Megmaradási tételek a mechanikában
Ütközések fajtái

Elmélet:
Lendület fogalma, megmaradása, ütközések, rakétameghajtás, munka fizikai fogalma, kiszámítása különböző esetekben: változó erő munkája, gyorsítási, emelési munka, helyzetienergia, mozgási energia, rugalmas energia, megmaradási tétel.
Javasolt tartalom:
Gyakorlati példákkal szemléltesse és értelmezze a mozgás, valamint a mozgásállapot kö¬zötti különb¬séget!
• Vezesse be a lendület fogalmát, és fogalmazza meg (kétféle módon) a len¬dületmegmaradás törvé-nyét!
• Kísérlet: Szemléltesse, hogy két kiskocsi lendületének összege szétlökésük közben nem változik!
• Ismertesse az erőfogalom kialakításának egy (mérésre alapozott) módját!
• Számítsa ki, hogy mekkora erőhatás hoz létre két másodperc alatt egy testen 6 kg*m/s nagyságú lendületváltozást!
• Ismertesse Newton lendületre vonatkozó megállapításait és ennek kapcsolatát az erőfo¬galommal.


Feladat:
Rugalmas ütközés tanulmányozása rugós ütközőkkel ellátott kiskocsik segítségével – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Két egyforma, könnyen mozgó iskolai kiskocsi rugós ütközőkkel; különböző, a kocsikra rögzíthető nehezékek; sima felületű asztal vagy sín.

A kísérlet leírása:
A kocsikat helyezze sima felületű vízszintes asztalra, illetve sínre úgy, hogy a rugós ütközők egymás felé nézzenek!
A két kocsira rögzítsen egyforma tömegű nehezékeket, és az egyik kocsit meglökve ütköztesse azt a másik, kezdetben álló kocsival!
Figyelje meg, hogy a kocsik hogyan mozognak közvetlenül az ütközés után! Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a kocsik szerepét felcseréli!
Változtassa meg a kocsikra rögzített tömegeket úgy, hogy az egyik kocsi lényegesen nagyobb tömegű legyen a másik kocsinál!
Végezze el az ütközési kísérletet úgy, hogy a kisebb tömegű kocsit löki neki a kezdetben álló, nagyobb tömegűnek!
Ismételje meg a kísérletet úgy is, hogy a nagyobb tömegű kocsit löki neki a kezdetben álló, kisebb tömegűnek!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A mozgás és a mozgásállapot megkülönböztetése és szemléltetése.	4
A lendület fogalmának bevezetése (pl. m1 *Δv1 = m2 * Δv2-ből deduktív módon), és irányának értelmezése.	7
A lendület kiszámítási módjának és mértékegységének megadása.	4
A lendületmegmaradás törvényének értelmezése és megfogalmazása kétféle módon.	6
A kísérlet elvégzése és értelmezése.	7
Az erő fogalmának kialakítása.	7
A mérési eredmények elemzése (pl. ΔI ~ F; ΔI ~ Δt; → ΔI ~ F → F ~ ΔI/Δt).	7
Az erő kiszámítási módjának, mértékegységének és az erő irányának megadása.	4
A feladat megoldása.	3
Newton munkásságának bemutatása a lendület és az erőfogalom kia-lakítása területén.	6
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

2. Periodikus mozgások

Témakör
Periodikus mozgások jellemzése

Elmélet:
Egyenletes körmozgást leíró mennyiségek:
szögelfordulás, szögsebesség, kerületi sebesség, centripetális gyorsulás, keringési idő, fordulatszám, dinamikai feltétel, példák a mozgásra,
rezgőmozgás jellemzése:
rezgésidő, frekvencia, amplitúdó, példák rezgőmozgásra, csillapodó rezgésre. ingamozgás:
lengésidő, g mérése

Feladat:
Rugóra rögzített, rezgőmozgást végző test periódusidejének tömegfüggése – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Bunsen-állványra rögzített rugó; legalább öt, ismert tömegű súly vagy súlysorozat; stopperóra; milliméterpapír.

A kísérlet leírása:
Rögzítse az egyik súlyt az állványról lelógó rugóra, majd függőleges irányban kissé kitérítve óvatosan hozza rezgésbe!
Ügyeljen arra, hogy a test a mozgás során ne ütközzön az asztalhoz, illetve hogy a rugó ne lazuljon el teljesen!
A rezgőmozgást végző test egyik szélső helyzetét alapul véve határozza meg a mozgás tíz teljes periódusának idejét, és ennek segítségével határozza meg a periódusidőt!
A mérés eredményét jegyezze le, majd ismételje meg a kísérletet a többi súllyal is!
A mérési eredményeket, valamint a kiszámított periódusidőket rögzítse táblázatban, majd ábrázolja a milliméterpapíron egy periódusidő-tömeg grafikonon!
Tegyen kvalitatív megállapítást a rezgésidő tömegfüggésére!

b)
• Gyakorlati példák megemlítésével szemléltesse a rezgés jelenségét és értelmezze annak általános fogalmát!
• Kísérlet: Hozzon létre harmonikus rezgőmozgást, jellemezze azt, és adja meg létrejöttének dinamikai feltételét!
• Ismertesse a harmonikus rezgést jellemző mennyiségeket, és indokolja legalább egynek a kiszámítási módját!
• Számítsa ki, hogy mekkora a tömege annak a testnek, amely egy D = 400 rugóállan¬dójú rugón 3,14 másodperces rezgésidővel rezeg!
• Csoportosítsa a rezgéseket, és vizsgálja meg egy anyagi pont harmonikus rezgőmozgása közben bekövetkező energiaváltozásokat!
• Mutassa meg, hogy a fonálinga mozgása milyen feltételek mellett tekinthető harmonikus rezgésnek, és hogy ilyen feltételek között hogyan számítható ki a lengésideje!
• Emelje ki az időmérés történetének legfontosabb mozzanatait és azok kapcsolatát a fizi¬kával!
Kísérleti eszközök: Bunsen-állvány, „dió”, rövid fémrúd. Csavarrugó, akasztó horoggal ren¬delkező ólomnehezék.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
Különféle rezgések szemléltetése gyakorlati példákkal és a rezgés általános fogalmának megfogalmazása.	5
Kísérlet: A harmonikus rezgőmozgás létrehozása, bemutatása, jel-lemzése és létrehozásának dinamikai feltétele.	7
A rezgésidő, rezgésszám, a teljes rezgés, kitérés, amplitúdó értelme¬zése és kapcsolata a periodikus mozgás általános jellemzőivel.	6
A kitérés, a sebesség, a gyorsulás, a rezgésidő kiszámításának ismertetése.	7
A harmonikus rezgőmozgás jellemzői közül legalább egynél a kiszámítási mód indoklása.	5
A feladat megoldása és elemzése. 4	4
A rezgések csoportosítása: csillapított, csillapítatlan; sajátrezgés, csatolt rezgés, kényszerrezgés. Rezonancia.	6
Az energiaváltozások kvalitatív vizsgálata.	3
A fonálinga lengése mint harmonikus rezgőmozgás és lengésideje.	7
Az időmérés történetének rövid bemutatása.	5
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

3. A testek tehetetlenségének vizsgálata

Témakör
Newton törvényei, erőtörvények

Elmélet:
Tehetetlenség törvénye, az erő, hatás-ellenhatás, eredő erő
súly, súlytalanság, nehézségi erő, gravitációs erő, rugóerő, súrlódás: fajtái, gyakorlati példák.

Feladat:
Egy kártyalap gyors mozdulattal való kimozdítása egy pénzérme alól.
A fellépő erők elemzése – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Befőttesüveg; pohár; azt lefedő kártyalap; egy pénzérme.

A kísérlet leírása:
A kártyalap gyors mozdulattal kipöckölhető vagy kirántható a pénz alól úgy, hogy az az edénybe belehull. A pénzérmére ható erők részletes vizsgálatával magyarázza a kísérletben bemutatott jelenséget! Magyarázza a kártya sebességének szerepét!

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

4. Egyszerű gépek – teheremelés csigákkal

Témakör
Forgatónyomaték, egyensúly, egyszerű gépek

Elmélet:
Forgatónyomaték fogalma, erőkar, merev test egyensúlya, egyensúlyi helyzetek
egyszerű gépek:
emelők, csigák, lejtő, csavar, példák a mindennapi életből, munka egyszerű gépekkel, teljesítmény, hatásfok.


Feladat:
Teheremelésre alkalmas rendszer összeállítása álló- és mozgócsigákból – elvégzendő kísérlet
Állítson össze álló- és mozgócsigákból teheremelésre alkalmas rendszert az ábrának megfelelően! Rugós erőmérő segítségével állapítsa meg, hogy mekkora erőre van szükség az ismert tömegű test felemeléséhez a három esetben! Értelmezze a kapott eredményeket!

Szükséges eszközök:
Álló- és mozgócsigák; rugós erőmérő; ismert tömegű akasztható súly. A mérés más elrendezésben is megvalósítható, de tartalmazzon álló- és mozgócsigát is!

A kísérlet leírása:
Állítsa össze az elrendezést, és mérje meg a teher megtartásához szükséges erőket! Vesse össze mérési eredményeit a teher súlyával! Vázolja az egyes csigaelrendezéseket, és rajzolja be az erőket!

b)
• Gyakorlati példákkal szemléltessen energiaváltozással járó folyamatokat, és csoportosítsa azokat!
• Kísérletre hivatkozva értelmezze a teljesítmény és a hatásfok fogalmát, valamint kiszámítási módját egyenletes változás esetén! Vizsgálja meg e két mennyiséget mértékegység-alkotás szempontjából!
• Kísérlet: Állapítsa meg egy mozgócsigával egyenletesen felemelt test e¬melési folyamatának hatásfokát!
• Számítsa ki a teljesítményt és a hatásfokot annál a folyamatnál, amelynél egy 5 kg tömegű testet 1 m magasra 10 másodperc alatt egyenletesen emel¬nek fel 75 N nagyságú erővel!
• Nevezze meg azt az évszázadot, amelyben kialakulhatott a teljesítmény és a hatásfok fogalma!
Kísérleti eszközök: Bunsen-állvány, „dió”, rövid fémrúd. Csiga a tengelyéhez erősített akasz¬tó¬ho-rog¬gal. Zsineg, horoggal rendelkező ólomnehezék. Rugós erőmérő, mérőszalag.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
Az energiaváltozással járó folyamatok szemléltetése és csoportosí¬tása.	5
Egy, a teljesítmény fogalmának megalkotását segítő kísérlet ismerte¬tése és elemzése. A szükséges segédfogalmak bevezetése. (Eh; Eö)	7
A teljesítmény kiszámítási módjának indoklása egyenletes változással megvalósuló folyamatoknál és a mértékegységének megalkotása.	6
Különböző típusú folyamatok teljesítményének kiszámítása a folya-matokra jellemző mennyiségekkel.	4
Az átlag- és pillanatnyi teljesítmény értelmezése és szükségességük indoklása.	5
A hatásfok fogalmának értelmezése és vizsgálata a mértékegység szempontjából.	7
A hatásfok kiszámítási módjának indoklása és a kiszámítási mód meg-adása a különféle folyamatokat jellemző mennyiségekkel.	5
A kísérlet elvégzése és értékelése.	7
A feladat megoldása és elemzése.	6
Az évszázad megjelölése és indoklása	3
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

5. Segner-kerék

Témakör
Forgó mozgás

Elmélet:
a lendületmegmaradás elve
a forgó eszköz mozgásának mechanizmusa, dinamikai okai

Feladat:
Segner-kerék forgásának vizsgálata – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Fonálon függő műanyag pohár a fénykép alapján beleragasztott hajlítható szívószálakkal; lavór; állvány; víz.

A kísérlet leírása:
Öntsön vizet a műanyag pohárba! A szívószálak végének különböző állásaiban figyelje meg, hogy hogyan viselkedik a berendezés, miközben kifolyik a víz! (Mindkét szívószál merőlegesen kifelé áll; mindkettő az óramutató járásával megegyező irányba hajlik; az egyik az óramutató járásával megegyezően, a másik ellentétesen hajlik.)

Megjegyzés:
A kísérletnek létezik elektromos verziója is.

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

II. Energia, munka, hő

6. Szilárd anyagok, folyadékok és gázok hőtágulásának bemutatása

Témakör
Hőtágulás

Elmélet:
Hőmérsékleti skálák:
Celsius, Kelvin, alappontok, hőmérők, szilárdtestek, folyadékok modellje, szilárdtestek, folyadékok hőtágulása, lyukak, üregek hőtágulása, gyakorlati példákkal,

Feladat:
Különböző halmazállapotú anyagok hőtágulásának vizsgálata – elvégzendő kísérlet

Szükséges eszközök:
Bimetall-szalag; iskolai alkoholos bothőmérő; állványba fogott, „üres” gömblombik üvegcsővel átfúrt gumidugóval lezárva; vizeskád; borszeszégő vagy Bunsen-égő; gyufa.

A kísérlet leírása:
a) Gyújtsa meg a borszeszégőt, és melegítse a bimetall-szalagot a lemez egyik oldalán! Figyelje meg, hogy miként változik a bimetall-szalag alakja a melegítés hatására! Hagyja lehűlni a szalagot! Mi történik az alakjával? Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a borszeszégővel a szalag másik oldalát melegíti! Mit tapasztal?
b) Fogja ujjai közé az alkoholos hőmérő folyadéktartályát, esetleg enyhén dörzsölje! Hogyan változik a hőmérő által mutatott hőmérsékletérték?
c) Fordítsa az üres lombikot a kivezetőcsővel lefelé, és merítse a kivezetőcsövet víz alá! Melegítse a kezével a lombik hasát! Mit tapasztal?

A részfeladatok megnevezése	Adható pontok	Adott pontszám
A felelet kifejtési módja.	5
Összesen	60

Képletek atomfizika

6.1. Héjfizika

A. Fényelektromos jelenség

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	foton energiája	ε	J	ε = h*f ε = h*c/λ h = 6,63*10^-34J/s
2.	de Broglie egyenlet	I	kg*m/s	I = h/λ A részecskék kettős természetét fejezi ki.
3.	Einstein féle fényelektromos egyenlet	ε	J = Joule	E_fény = W_ki + E_m E_m = 1/2*m*v^2 = e*U

B. Atommodellek

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	Bohr-modell:	E_1	J = Joule	E_1 = 2,18*10^-18J = 2,18aJ = 13,6eV
2.	Bohr-modell:	E_n	J = Joule	E_n = -E_1/n^2
3.	Bohr-modell:	E_n	J = Joule	h*f = E_m - E_n r_n = r_1*n^2

6.2. Magfizika

A. Állandók

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	tömeg	m	kg	elektron: m_e = 9,1*10^-31kg proton: m_p = 1,6726485*10^-27kg neutron: m_n = 1,6749543*10^-27kg
2.	fénysebesség	c	m/s	c = 3*10^8m/s
3.	elektronvolt	E	eV	1,6*10^-19J
4.	tömegdefektus	Δ	kg	Δm = Z*m_p + (A-Z)*m_n - m_atommag A = tömegszám Z = rendszám
5.	kötési energia	ΔE	J = Joule	ΔE = Δm*c^2 nukleonra jutó kötései energia: ε = ΔE/A
6.	radioaktív bomlási törvény:			N(t) = N(0)*2^(-t/T) Aktivitás: nagyon kis idő alatti bomlások száma A(t) = A(0)*2^(-t/T) T = felezési idő

Képletek hullámok, fénytan

1.3. Rezgések

A. Harmonikus rezgőmozgás

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	kitérés időfüggése	y	m	y = A*sin(ω*t) y_max = A (amplitúdó)
2.	sebesség időfüggése	v	m/s	v = A*ω*cos(ω*t) v_max = A*ω
3.	gyorsulás időfüggése	a	m/s^2	a = -A*ω^2*sin(ω*t) a_max = A*ω^2
4.	energetikai viszonyok	E	J = Joule	E = E_m + E_r = 1/2*D*A^2 = állandó E_m = 1/2*m*v^2 = 1/2*D*A^2*cos^2(ω*t) E_r = 1/2*D*y^2 = 1/2*D*A^2*sin^2(ω*t) D = m*ω^2

5.1. Hullámok

A. Mechanikai hullámok

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	hullámhossz	λ = lambda	m	egy teljes hullám hossza.
2.	periódusidő	T	s	egy teljes hullám kialakulásának ideje.
3.	frekvencia	f	1/s = Hz	1s alatt kialakuló teljes hullámok hossza.
4.	terjedési sebesség	c	m/s	c = λ/T = λ*f
5.	interferencia			erősítés: Δs = (2*k)*(λ/2) gyengítés: Δs = (2*k + 1)*(λ/2) állóhullám mindkét végén rögzített húron: l = k*(λ/2) felharmonikusok mindkét végén rögzített húron: l = (k + 1)*(λ/2)

B. Elektromágneses hullámok

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	fénysebesség	c	m/s	c = 1/(ε_0*μ_0) = 310^8m/s
2.	spektrum	-	-	Az elektromágneses hullámok frekvencia szerinti növekvő sorrendje.

5.2. Fénytan (Optika)

A. Fényvisszaverődés

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	fókusztávolság	f	m = méter	OF távolság. f = r/2.
2.	tárgytávolság	t	m = méter	OT távolság.
3.	tárgyméret, képméret	T, K	m
4.	leképezési törvény	-	-	Domború tükör esetén: 1/k = 1/f + 1/t. Homorú tükör, t < f: 1/t = 1/k + 1/f. t > f: 1/f = 1/k + 1/t.

B. fénytörés

sorszám	neve	latin neve	mennyiségi jellemzője	meghatározása
1.	abszolút törésmutató	n_1, n_2	-
2.	relatív törésmutató	n_1,2, n_2,1	-	n_2,1 = n_2/n_1 = c_1/c_2 = λ_1/λ_2 sin(α)/sin(β) = n_2,1 (Snellius, Descartes tv.) f = állandó teljes visszaverődés határszöge: α_h = sin^-1(n_1,2)
3.	Lencsék dioptriaszáma	D	1/m	D = 1/f = (n -1)*(1/R_1 + 1/R_2)

Képletek elektromosságtan

4.1. Elektrosztatika

A. Test töltése

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	elektrosztatikai töltés	Q	C = Coulomb	Az elektrontöbblet, vagy elektronhiány mértéke.
2.	elektron töltése = elemi töltés	e, vagy q	C = Coulomb	-1,6*10^-19C Q = N*e
3.	elektrosztatikai állandó	k	9*10^9 N*m^2/C^2	Két 1Coulomb töltés 1 méter távolságról ekkora erővel taszítja egymást.
4.	Coulomb-féle erőtörvény	F_C	N = Newton	F_C = k*Q_1*Q_2/r^2

B. Elektrosztatikus mező

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	Elektromos térerősség	E	N/C	E = F/q
2.	elektromos erővonalak			az elektromos mező jellemzésére szolgáló irányított nyitott görbék.
3.	elektromos fluxus	Ψ	Vm	Az elektromos erővonal sűrűség. Ψ = E*A
4.	vákuum permittivitás	ε_0	8,85*10^-12 C^2/(N*m^2)	ε_0 = 1/(4*π*k)
5.	elektromos feszültség	U_AB	V, Volt	U_AB = W_AB/Q a töltésmozgató képesség mértéke U = E*d
6.	elektromos potenciál	U_A, U_B	V = Volt	nulla szinthez képest mért feszültség A feszültség = potenciálkülönbség: U_AB = U_A - U_B
7.	ekvipotenciális felület			azonos potenciálú pontok alkotják.

4.2. Elektromos áram

A. Egyenáram

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	Kapocsfeszültség, külső feszültségesés	U = U_k	V = volt	Az áramforrás kivezetésein mérhető feszültség. U_b = belső feszültségesés (az áramforrás belső ellenállásán eső feszültség) U_0 = üresjárási feszültség (az ideális áramforrás jellemzője)
2.	Áramerősség	I	A = Amper	A töltésáramlás sebessége. I = Q/t
3.	Ellenállás	R = Rezisztencia	Ω = Ohm	R = U/I Ohm-törvénye R_k = külső ellenállás R_b = belső ellenállás U_0 = I*(R_b + R_k) Ohm-törvénye teljes áramkörre
4.	Fajlagos ellenállás	ϱ	Ω*mm^2/m	R = ϱ*l/A
5.	hőfoktényező	α	1/°C	ΔR = α*R_1*ΔT
6.	Elektromos teljesítmény	P = Power	W = Watt	P = U*I = R*I^2 = U^2/R P = W/t
7.	Kirchoff-törvények			ΣI = 0 (csomópontra) ΣU = 0 (hurokra)
8.	Eredő ellenállás	R	Ω	R = R_1 + R_2 (Soros) 1/R = 1/R_1 + 1/R_2 (Párhuzamos)

4.3. Mágneses mező

A. Mágnesek

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	Mágneses indukció	B	T = Tesla	M_max=B⋅I⋅A Vezetőkeretre ható maximális forgatónyomaték
2.	vákuum permeabilitás	μ_0	V*s/(A*m)	μ_0 = 4⋅π⋅10^−7 V*s/(A*m)
3.	Mágneses térerősség	H	A/m	H = B/μ_0
4.	Egyenes vezetőtől r távolságban a mágneses indukció nagysága	B	T = Tesla	B = μ_0/(2⋅π)⋅I/r
5.	N menetű tekercs belsejében a mágneses indukció nagysága:	B	T = Tesla	B = μ_0/2⋅I⋅N/L
6.	Mágneses fluxus	Φ = fi	Wb = Weber	Φ = B*A A mágneses indukció vonalak sűrűsége.
7.	Mágneses mezőben mozgó egyenes vezetőre ható erő:	F	N = Newton	F = Il×B
8.	Mozgó töltésre ható erő mágneses térben:	F	N = Newton	F = Q(v×B)

B. elektromágneses indukció

sorszám	neve	latin neve	mennyiségi jellemzője	meghatározása
1.	A mágneses mezőben mozgó vezeték két vége között indukált feszültség:	u_i	u_i = B*l*v
2.	A tekercs kivezetésein indukált feszültség nagysága:	u_i	V = volt	u_i = -N*ΔΦ/Δt
3.	A tekercs induktivitása:	L	H, Henry	u_i = -L·ΔI/Δt L = μ_0·N^2·A/l
3.	A tekercs energiája:	E_m	J = Joule	E_m = 1/2·L·I^2

4.2. Elektromos áram

B. Szinuszos váltakozó áram

sorszám	neve	jele	mértékegysége	meghatározása
1.	pillanatnyi feszültség	u	V = volt	u = U_max*sin(ω*t) U_max = ω*N*B*A
2.	Effektív feszültség	U = U_eff	V = Volt	U_eff = U_max/√2
3.	Effektív áramerősség	I = I_eff	A = Amper	I = I_max/√2
4.	szögsebesség	ω	1/s	ω = 2*π*f = a*π/T
5.	Elektromos teljesítmény	P = Power	W = Watt	P = U*I = R*I^2 = U^2/R P = W/t
6.	transzformátor menetszáma	N	-	P_1 = P_2 P_1 = U_1*I_1 P_2 = U_2*I_2 N_1/N_2 = U_1/U_2