Fizika kísérletek: mechanika

Nyomtatás

vissza

Galilei lejtő kísérleti vizsgálata

(Bognár Gergely - emelt szintű érettségi felkészítő)

Eszközök:

Galilei-féle lejtő, kis golyók, mérőszalag, stopper

A kísérlet leírása:

Fizikatörténeti szempontból is jelentős kísérlet a Galilei-féle lejtő. A lejtőn egy időben indítunk több golyót. Az ütközőket, amelyek megállítják a golyókat, szabadon állíthatjuk, minden egyes ütközésnél egy koppanást hallunk.  Vajon, hogyan kell beállítani az ütközőket, hogy a golyók egy időben koppanjanak, és a kísérlettel miként igazolhatjuk a négyzetes úttörvény?

 

 


 

Súlymérés

(Horváth Petra - emelt szintű érettségi felkészítő)

Eszközök:

Méterrúd centiméter beosztású skálával, ismeretlen tömegű test, digitális mérleg, támasztó ékek, fonál.

A kísérlet leírása:

A méterrúd egyik végét helyezzük a digitális mérlegre az egyik támasztó ék segítségével, a másik végét támasszuk alá úgy, hogy a rúd vízszintes legyen. Tegyük a rúdra az akasztózsineggel ellátott mérendő testet (javasolt egész beosztáshoz állítani). Olvassuk le az adott beállításhoz tartozó távolságadatot és a mérleg által mutatott értéket. Változtassuk a mérendő test helyzetét. Jegyezzük le az új távolság- és súlyadatokat.

A merev testek egyensúlyára vonatkozó egyenletek segítségével meghatározható az ismeretlen test súlya.

 

 


 

g mérése ejtőgéppel

(Juhász Zoltán - 9. évfolyam) 

Eszközök:

elektronikus ejtőgép start – stop jeladóval, időmérő amit az ejtőgép vezérel (univerzális számláló)
fém golyó, mérőszalag

A kísérlet leírása:

Állítsuk össze a berendezést a műszaki leírásnak megfelelően. Csatlakoztassuk a jeladó vezetékeit az univerzális számlálóhoz, és állítsuk be a műszert időmérésre. Mérjük meg a kioldó magasságát a becsapódási ponttól, vonjuk le belőle a golyó átmérőjét. Az adott magasságnál mérjük meg a leesési időt háromszor.

  • Ismételjük meg a mérést más és más magasságoknál is.
  • Számoljuk ki az egyes esetekhez tartozó gyorsulás értékét.
  • Átlagoljuk az eredményeinket.

A számolás menete általánosan:

A jó eredményt átlagolással kapjuk meg.

 

 


 

Rugalmatlan ütközés

(Juhász Zoltán - emelt szintű érettségi felkészítés)

Eszközök:

Légpárnás sín légbefúvóval, gégecsővel.
2 db egyforma tömegű lovas, rugalmatlan gyurma-tű ütközőpárral.
Kiegészítő súlyok

A kísérlet leírása:

Állítsuk össze a légpárnás sínt a műszaki leírásnak megfelelően. Gondoskodjunk a sín vízszintes helyzetéről. Kapcsoljuk be a légbefúvót. Helyezzük az egyik lovast a sín közepére nyugalmi helyzetben.

  • Ütköztessük a másik lovast az álló lovassal. Írjuk le tapasztalatainkat.
  • Helyezzünk az álló majd a mozgó lovasra súlyokat és így ütköztessük őket.
  • Mit tapasztalunk?

Tapasztalat, magyarázat:

Egyforma tömegek esetén az ütközés utáni sebesség fele akkora lesz, mint az ütközés előtti mozgó lovas sebessége. Ha a az álló lovasra rakunk nehezékeket akkor, az ütközés utáni sebesség kisebb lesz, ha a mozgó lovasra rakunk nehezékeket, akkor pedig nagyobb lesz az ütközés utáni közös sebesség, mint a kezdetben mozgó lovas sebessége.

A jelenség a lendületmegmaradás segítségével magyarázható.

 

 


 

Rugalmas ütközés

(Juhász Zoltán - emelt szintű érettségi felkészítés)

 Eszközök:

Légpárnás sín légbefúvóval, gégecsővel.
2 db egyforma tömegű lovas, rugalmas ütközők, kiegészítő súlyok
Univerzális számláló, fénykapuk, mérleg

A kísérlet leírása:

Állítsuk össze a légpárnás sínt a műszaki leírásnak megfelelően. Gondoskodjunk a sín vízszintes helyzetéről. Kapcsoljuk be a légbefúvót. Egyforma tömegű lovasok esetén helyezzük az egyik lovast a sín közepére nyugalmi helyzetben.

  • Ütköztessük a másik lovast az álló lovassal. Írjuk le tapasztalatainkat.
  • Helyezzünk az álló lovasra a súlyokat és így ütköztessük őket. Mit tapasztalunk?
  • Fénykapuk, mérleg és az univerzális számláló segítségével igazoljuk a lendület és a mozgási energia megmaradását a tökéletesen rugalmas ütközésre.

Tapasztalat, magyarázat:

Egyforma tömegek esetén az ütközés során a sebességek kicserélődnek.
Tökéletesen rugalmas ütközés esetén teljesülnek a következők:

 

 


 

Gyorsulás és tömeg

(Juhász Zoltán - 9. évfolyam)

Eszközök:

Légpárnás sín légbefúvóval, gégecsővel, elektromágnes, indító berendezés, 6V-os DC tápegység
Univerzális számláló, 2 db fénykapu, ismert tömegű lovas ismert szélességű zászlóval, cérna
Ismeretlen tömegű nehezék, csiga

A kísérlet leírása:

Állítsuk össze a légpárnás sínt a műszaki leírásnak megfelelően. Gondoskodjunk a sín vízszintes helyzetéről. Csatlakoztassuk az univerzális számlálóhoz a fénykapukat, azokat helyezzük a sín két adott pontjára, kapcsoljuk be a számlálót és állítsuk gyorsulásmérésre. Helyezzük az elektromágnest a sín végére, kapcsoljuk össze az indító berendezéssel, adjunk rá feszültséget. Kapcsoljuk be a légbefúvót. Akasszuk a cérna végére a nehezéket, vezessük át a cérnát a csigán, a másik végét akasszuk a lovasra. A lovast toljuk neki az elektromágnesnek.

  • Ellenőrizzük le az összeállítást.
  • Indítsuk el a mérést, határozzuk meg a gyorsulást.
  • Határozzuk meg a nehezék tömegét.

A mérés menete:

Az univerzális számlálóról olvassuk le az időadatokat, ezekből határozzuk meg a fénykapuknál az áthaladási sebességeket, majd ezekből a gyorsulás értékét.

A dinamika alaptörvényének segítségével a nehezék tömege kiszámolható.

 

 


 

Tömegközéppont

(Juhász Zoltán - 9. évfolyam)

Eszközök:

Bot, különböző geometriai formák, akasztóval az oldalukon, cérna, ceruza, vonalzó
Mechanikai paradoxon eszközkészlet
Állvány, cérna, légtornász bicikli modell, nehezékkel

A kísérlet leírása:

  • Keressük meg a bot tömegközéppontját csak a két kezünkkel.
  • A geometriai formákat akasszuk fel a cérnára több-több helyzetben, keressük meg a tömegközéppontjukat.
  • Szemléltessük a mechanikai paradoxont, keressünk rá magyarázatot.
  • A légtornász biciklit egyensúlyozzuk ki a kötélpályán, miért nem esik le?

Megoldások, észrevételek, magyarázat:

A bot két végét tartsuk az újunkkal és közelítsük egymás felé a kezünket.

A felakasztott testeken jelöljük mega cérna meghosszabbított függőleges helyzetű egyenesét több-több helyzetben, ezek metszéspontja lesz a testek tömegközéppontja.

A hengeres test legurul, a kúpos „felgurul”, de igazából annak is a tömegközéppontja lentebb kerül.

A nehezékkel kiegyensúlyozott légtornász bicikli tömegközéppontja a kötél alatt van, így stabil egyensúlyi helyzetben van.

 

 


 

Csokoládé papír tapadási együtthatójának mérése

(Bognár Gergely - 7. évfolyam)

Eszközök:

bontatlan csokoládé, rugós erőmérő, lejtő
számológép, mérőszalag

A kísérlet leírása:

A csokoládé papír tapadási együtthatójának mérése a 2014. évi Jedlik-verseny döntőjében volt feladat. A 7-8. évfolyamosoknak vízszintes talajon kellet meghatározni a tapadási együtthatót, míg a 9-10. évfolyamosoknak a lejtő segítségével. Első esetben rugós erőmérővel megmérjük a csoki súlyát, majd azt az erőt, ami a megmozdításához szükséges vízszintes síkban. A mért adatok segítségével a keresett fizikai mennyiség könnyen meghatározható:

A lejtőre helyezett csokinál megkeressük azt a dőlésszöget, melynél a csoki éppen megcsúszik. A tapadási együttható a következő képen számolható:

 


 


 

Forgatónyomaték

(Juhász Zoltán - 9. évfolyam)

Eszközök:

lyukas karú emelő, állvány, szorító, tartótüske
2db ismeretlen tömegű nehezék, mérőszalag, rugós erőmérő

A kísérlet leírása:

Az ábrán látható összeállításban mérjük meg a nehezék és az erőmérő távolságát a forgástengelytől. Továbbá jegyezzük fel az erőmérő által mutatott értéket is.

  • Ismételjük meg a kísérletet a nehezék és az erőmérő más helyzetében is.
  • Állapítsuk meg a nehezék tömegét.
  • Az így meghatározott tömeg segítségével állapítsuk meg a másik nehezék tömegét.

A számolás menete általánosan:

Az F erő helyére a második esetben az ismert testre ható gravitációs erő helyettesítendő.

 


 


 

Csigák – csigasorok

(Juhász Zoltán - 9. évfolyam) 

Eszközök:

állvány, kötél, 2 db csiga
2-2 db kettős, ill. hármas csiga
rugós erőmérő, nehezék (súly)

A kísérlet leírása:

Rögzített csigán átvetett kötélre akasszunk nehezéket, majd figyeljük meg a húzóerő nagyságát rugós erőmérővel, miközben a súlyt felfelé emeljük a csigával. Hasonlítsuk össze a súlyerővel. Ismételjük meg a kísérletet mozgó csigával is.

Állítsuk össze az ábrán látható négy csigából álló csigasort.

  • Jegyezzük le tapasztalatainkat, mit mondhatunk a húzóerőről?
  • Mit mondhatunk a húzott kötél elmozdulásáról, ill. a nehezék elmozdulásáról?

Észrevételek tapasztalatok:

Az álló csiga csak a húzóerő irányát változtatja meg, míg a mozgó csiga esetén a húzóerő nagysága fele a gravitációs erőnek.

Általánosan n csiga és G terhelés esetén a húzóerő, pl. az ábrán vázolt csigasor esetén:

A húzott kötél elmozdulása (s) és a súly emelkedése (h) közötti összefüggés:

 

 

 


 

Perdületmegmaradás

(Juhász Zoltán 9. évfolyam)

Perdülettétel:

Zárt rendszer perdülete (impulzus-momentuma) állandó.

Eszközök:

forgózsámoly, 2 db súlyzó, kötél
nagy tehetetlenségi nyomatékú „biciklikerék”

A kísérlet leírása:

I.    Üljünk rá a forgózsámolyra és tartsuk ki a súlyzókat oldalra, hozzuk lassú forgásba magunkat, majd a kezünket húzzuk be, nyújtsuk ki újra, majd húzzuk be újra.

II.  Üljünk rá a forgózsámolyra és a kezünkben lévő biciklikereket tartsuk vízszintesen, hozzuk azt forgásba (kérjünk segítséget) lassan fordítsuk át a biciklikereket, majd fordítsuk vissza.

III. Kössük rá a kötelet a biciklikerék tengelyére. A kerék tengelyét vízszintesen tartva hozzuk gyors forgásba azt. A kötet tartva, engedjük ránehezedni a biciklikereket és csak annál fogva tartsuk.

  • Mit tapasztalunk?
  • Magyarázzuk meg a jelenségeket!

Észrevétel, tapasztalat, magyarázat:

I.

A karok behúzása közben a forgás felgyorsult, azaz nagyobb lett a szögsebesség, ha ez után, a karjainkat kinyújtottuk akkor a szögsebesség lecsökkent.
A tehetetlenségi nyomaték kisebb lett a szögsebesség megnőtt, a perdület állandó maradt.

II.

A biciklikerék elfordítása közben a zsámoly, a rajta ülővel együtt, forgó mozgásba jön. Ha a biciklikereket visszafordítjuk eredeti helyzetébe a forgás megáll. Ha ellentétes irányba forgatjuk a biciklikereket, akkor is forgásba jön a zsámoly, de az is ellentétes irányba.
A perdületnek az iránya is meg kell, hogy maradjon. Az átfordítás közben megváltoztattuk a biciklikerék sajátperdületének az irányát, miközben a rendszer teljes perdülete állandó maradt!

III.

Talán első pillanatban meglepő, de a forgó biciklikerék nem billen le, hanem úgy marad, ahogy elengedtük, azaz csak majdnem, mert elkezd forogni a kötél, mint függőleges tengely körül.
Ha a másik irányba forgattuk meg a kereket, akkor a kötél körüli forgásiránya is ellentétes.
A biciklikerék szeretné megtartani forgási állapotát. Ám a rá ható gravitációs erő, forgató nyomatékot fejt ki rá, így a kerék, ahogyan lefelé billen, el is kezd forogni a felfüggesztési pont körüli függőleges tengely mentén. Azaz az összes perdülete állandó marad.

 

 

 


 

Matematikai inga

(Juhász Zoltán - közép szintű értettségi felkészítés)

Eszközök:

állvány, cérna, két egyforma méretű és tömegű nehezék
1-1 az előzőeknél nagyobb ill. kisebb tömegű nehezék

A kísérlet leírása:

Függesszük fel az egyik nehezéket az állványra kb. 30-40cm hosszú, a másikat lényegesen rövidebb cérnával. Térítsük ki őket úgy, hogy a fonalak feszesek maradjanak és engedjük el őket egyszerre.

  • Ismételjük meg a kísérletet úgy (többször is), hogy a rövidebb inga kötélhosszát megnöveljük.
  • Ismételjük meg a kísérletet egyforma kötélhosszaknál, többféle tömegek esetén.
  • Mit tapasztalunk.
  • Mikor beszélünk matematikai ingáról?

Észrevételek tapasztalatok:

A rövidebb kötélhosszúságú inga szaporábban leng, periódusideje kisebb. A lengésidő független a tömegtől.

Matematikai ingáról akkor beszélünk, ha az inga nehezéke pontszerű és a kötél tömege elhanyagolható.

 

 

 


 

g mérése matematikai ingával

(Juhász Zoltán - közép szintű értettségi felkészítés)

Eszközök:

matematikai inga
mérőszalag, stopper

A kísérlet leírása:

Mérjük meg az inga kötélhosszát, majd térítsük ki az ingát és mérjük meg az inga 10 lengésének idejét.

  • Ismételjük meg az eljárást többször, más és más kötélhosszaknál is.
  • Számoljuk ki az egyes esetekben a lengésidőket.
  • Fejezzük ki belőlük az egyes esetekben a gravitációs gyorsulás nagyságát.
  • Átlagoljuk az eredményünket.

A számolás menete általánosan:

 

A jó eredményt átlagolással kapjuk meg.

 

 

 

Eseménynaptár


Akadálymentes változat

Impresszum  |  Oldaltérkép |  Kapcsolat 
©2013 All Right Reserved.
Révai Miklós Gimnázium és Kollégium
9021 Gyõr, Jókai u. 21.