Pdf verzió letöltése - Műszaki Könyvkiadó
Pdf verzió letöltése - Műszaki Könyvkiadó
Pdf verzió letöltése - Műszaki Könyvkiadó
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
78 MUNKA, ENERGIA<br />
2<br />
FIZIKA<br />
Tankönyvcsalád gimnáziumok számára<br />
168<br />
Gulyás János<br />
Honyek Gyula<br />
Markovits Tibor<br />
Szalóki Dezső<br />
Tomcsányi Péter<br />
Varga Antal<br />
FIZIKA I.<br />
KÖZÉPISKOLÁSOKNAK<br />
MK–4166-X<br />
Iskolai ár: 1270 Ft<br />
Bolti ár: 1710 Ft<br />
B/5; 128 oldal<br />
Interaktív tananyag<br />
MK–6115-6<br />
Bolti ár: 28 900 Ft<br />
III. 5.<br />
A MECHANIKAI ENERGIA MEGMARADÁSÁNAK TÖRVÉNYE<br />
A mechanikai folyamatokban mechanikai energiákról beszélünk. Ezek a mozgási, a helyzeti és a rugalmas<br />
energiák. A természetben más energiák is szerepet kapnak, ilyen például a termikus energia, az<br />
elektromos energia, a mágneses energia, vagy az atomok közötti kapcsolatok energiája. Ezeket nem soroljuk<br />
a mechanikai energiák közé.<br />
Elôfordul, hogy egy mechanikai folyamat során a munkavégzés vagy a mechanikai energiaváltozás<br />
eredménye nem mechanikai energiaváltozás. Erre példa a súrlódás. A súrlódó testek felmelegszenek.<br />
A mozgatáskor végzett munkából vagy a mozgási energia megváltozásából termikus energia jött létre.<br />
Ebbôl a termikus energiából nem lesz késôbb mechanikai energia. A súrlódáskor keletkezett termikus<br />
energia a mechanikai folyamatok szempontjából elveszett energia.<br />
Egy rendszert mechanikai szempontból zártnak nevezünk, ha azon belül csak mechanikai energiaváltozások<br />
következhetnek be.<br />
Egy zárt mechanikai rendszerben a mechanikai energiák összege nem változik. Ez a mechanikai energia<br />
megmaradásának a törvénye.<br />
A kis magasságból szabadon esô testek<br />
Energiamegmaradás a szabadesés során<br />
esetén gyakran elhanyagolható a közegellenállás<br />
szerepe. Ekkor a folyamatot mechanikai szempontból zártnak tekinthetjük.<br />
Egy labdát leejtünk h magasságból. A folyamatot leírhatjuk a következô módon.<br />
Kezdetben a labdának m g h helyzeti energiája volt, de mivel állt, nem volt mozgási energiája. A talajra<br />
érkezés pillanatában már nincs helyzeti energiája, viszont felgyorsult, tehát van mozgási energiája.<br />
Az energiamegmaradás értelmében a kezdeti összes energia egyenlô a végsô összes energiával.<br />
m g h = 1<br />
2 m v2<br />
A h magasság ismeretében tehát kiszámítható a leérkezés sebessége: v =2 g h .<br />
h<br />
Leejtéskor a helyzeti energiából mozgási energia lesz<br />
ka II VIII:Fizika I 2009.05.26. 14:16 Page 64<br />
VIII. 1.<br />
KINETIKUS GÁZELMÉLET<br />
• gyakorlati, életszerű megközelítés<br />
• mindennapok fizikája<br />
• sok érdekesség, olvasmány, kiegészítés<br />
• fejezetek végén feladatjavaslatok az Ötösöm lesz<br />
fizikából feladatgyűjteményből<br />
• kapcsolódó akkreditált fizika tanfolyam a kiadóban<br />
v<br />
v<br />
h<br />
Feldobáskor<br />
a mozgási energiából<br />
helyzeti energia lesz<br />
+<br />
A gázok atomokból, molekulákból á lnak. A gázok sűrűsége általában három nagyságrenddel, vagyis<br />
ezerszer kisebb, mint a folyadékok vagy a szilárd anyagok sűrűsége. Ez azt jelenti, hogy a gázokat alkotó<br />
atomok és molekulák átlagosan sokkal messzebb vannak egymástól, mint amikor az anyag folyadék, illetve<br />
szilárd halmazá lapotú. Ezért jogos az a feltételezés, hogy a gázokban lévő atomok és molekulák<br />
közötti kölcsönhatás teljesen elhanyagolhatjuk. Ebben a modellben a gázokban lévő atomokat kicsiny, a<br />
gáztartály méreteihez képest elhanyagolható nagyságú tömegpontoknak tekintjük, amelyek egymással,<br />
i letve a tartály falával (a tökéletesen rugalmas ütközésen kívül) semmilyen kölcsönhatásban nem á lnak.<br />
A kinetikus gázelmélet kapcsolatot teremt a gázban lévő atomok, molekulák mozgása és a gáz nyomása,<br />
i letve hőmérséklete között. A gázrészecskék mint tömegpontok mozgása mikroszkopikus mechanikai<br />
mozgás. Az atomok, molekulák lendületére (impulzusára), mozgási energiájára ugyanazok a<br />
törvények érvényesek, melyeket a klasszikus mechanika tudományterületének a tanulmányozásakor<br />
megismertünk. A nyomás és a hőmérséklet a gáz egészét leíró makroszkopikus állapotjelző. A nyomás,<br />
a hőmérséklet, a térfogat és a gáz anyagmennyisége közötti összefüggést az ideális gáz á lapotegyenlete<br />
írja le. A kinetikus gázelmélet jelentősége éppen az, hogy számszerű kapcsolato teremt a gáz makroszkopikus<br />
állapotjelzői és a gázrészecskék mikroszkopikus mozgását leíró mechanikai mennyiségek között.<br />
A mikro szó jelentése kicsiny, a makro pedig nagyot jelent. A mikroszkopikus leírásmód azt jelenti, hogy a jelenségeket<br />
az atomok, molekulák tulajdonságai, fizikai je lemzői segítségével magyarázzuk atomi, i letve molekulári szinten.<br />
A makroszkopiku szó arra utal, ha emberi léptékű mennyiségekkel, az érzékszerveinkkel jól észlelhető méretekkel<br />
írjuk le a jelenségeket.<br />
A kinetikus szó a mozgásra utal, hiszen a kinetikus gázelméletben a gázok tulajdonságait, makroszkopikus á lapotjelzőit<br />
a gázokat alkotó részecskék mozgásának segítségével írjuk le.<br />
Az elektronmikroszkópok fejlődése néhány évtizeddel ezelőtt<br />
olyan szintre jutott, hogy ezzel az eszközzel közvetlenül<br />
megjeleníthetjük az atomokat és a molekulákat. Ilyen módon nemcsak nagy pontossággal megmérhetjük<br />
az atomok és a molekulák méretét, hanem megfigyelhetjük a molekulák alakját is. Megnyugvással fogadhatjuk,<br />
hogy a molekulák alakja teljesen megfelel annak, amit a kémiai szerkezetvizsgálatok jósolnak.<br />
Megá lapíthatjuk, hogy az atomok, molekulák mérete többnyire 10 –9 m és 10 –10 m közé esik. Emlékeztetőül<br />
megjegyezzük, hogy 10 –9 m = 1 nm (nanométer), ami a milliméter mi liomod része.<br />
Az atomok, molekulák mérete<br />
Elektronmikroszkóppal közvetlenül megjeleníthetjük az atomokat és a molekulákat<br />
64 TERMODINAMIKA<br />
Az elektronmikroszkópos<br />
felvételek színei nem valódi<br />
színek, hanem a ké -<br />
pek kontrasztjának úgyneveze<br />
t álszínkódolásával<br />
készülnek. Miért nincsenek<br />
színes elektronmikroszkópos<br />
felvételek?<br />
Gulyás János<br />
Honyek Gyula<br />
Markovits Tibor<br />
Szalóki Dezső<br />
Tomcsányi Péter<br />
Varga Antal<br />
FIZIKA III.<br />
KÖZÉPISKOLÁSOKNAK<br />
MK–4223-2<br />
Iskolai ár: 1500 Ft<br />
Bolti ár: 2120 Ft<br />
B/5; 204 oldal<br />
Osztálynyi mennyiségű (min. 20 db)<br />
tankönyv rendelése esetén a<br />
könyvhöz kapcsolódó interaktív<br />
tananyag ingyenesen igényelhető<br />
kiadónk honlapján .<br />
!!!<br />
Gulyás János<br />
Honyek Gyula<br />
Markovits Tibor<br />
Szalóki Dezső<br />
Tomcsányi Péter<br />
Varga Antal<br />
FIZIKA II.<br />
KÖZÉPISKOLÁSOKNAK<br />
MK–4169-4<br />
Iskolai ár: 1567 Ft<br />
Bolti ár: 2120 Ft<br />
B/5; 148 oldal<br />
A fizikatörténet egyik legérdekesebb matematikai ingája,<br />
az ún. Foucault-inga. Ezzel bizonyíto ta J. B. L.<br />
Foucault francia fizikus a Föld tengely körüli forgását.<br />
Akísérletet először 1850-ben a párizsi csi lagvizsgálóban,<br />
majd egy évvel később a párizsi Pantheonban mutatta<br />
be. Az ingaszál hossza 67 m, a ráfüggeszte t vasgolyó<br />
tömege 28 kg volt.<br />
A szabadon lengő inga megtartja lengési síkját, míg a<br />
Föld tengely körüli forgása mia t elfordul ala ta. A Földön<br />
á ló megfigyelő számára ez úgy tűnik, mintha az<br />
inga változtatná meg a lengési síkját. Párizsban az inga<br />
lengési síkja 1 óra ala t kb. 11,3°-ot fordul el az óramutató<br />
járásának megfelelő irányban.<br />
a mozgási energia nő. Az egyensúlyi helyzeten való áthaladáskor a rugó nyújtatlan helyzetbe kerül,<br />
ezért ekkor csak mozgási energia van. Az egyensúlyi helyzetben a legnagyobb a kocsi sebessége, itt a<br />
legnagyobb a mozgási energia.<br />
E mv<br />
m = 1 2<br />
Az egyensúlyi helyzeten való áthaladás után a rugó egyre<br />
jobban összenyomódik, ezzel fékezi a kocsi mozgását. Most<br />
a rugalmas energia nő, és a mozgási energia csökken. Szélső<br />
helyzetben a kocsi nem mozog, ezért itt a mozgási energia<br />
zérus, míg a rugalmas energia ismét a legnagyobb. Mivel<br />
harmonikus rezgés esetén az amplitúdó nem változik, ezért<br />
a két szélső helyzetben a rugalmas energia megegyezik. Vízszintes<br />
rezgés esetén a helyzeti energia sem változik. Így a<br />
két szélső á lapotra teljesül a mechanikai energia megmaradási<br />
törvénye. Ebből következik, hogy a közbeeső á lapotok<br />
bármelyikét tekintve is igaz lesz a törvényszerűség, vagyis<br />
1 1 1 1<br />
DA = mv + Dx = mvmax.<br />
2 2 2 2<br />
Tehát vízszintes síkú, harmonikus rezgőmozgás esetén<br />
bármely pillanatban a mozgási és rugalmas energiák öszszege<br />
á landó. Az összes mechanikai energia megegyezik a<br />
szélső á lapothoz tartozó rugalmas, i letve az egyensúlyi á lapothoz<br />
tartozó mozgási energia értékével.<br />
Függőleges síkú mozgás esetén a rugalmas és a mozgási<br />
energia me lett a helyzeti energiát is számításba ke l venni,<br />
de harmonikus rezgőmozgás esetén ekkor is teljesül a mechanikai<br />
energia megmaradási tétele.<br />
max<br />
2 2 2 2<br />
Foucault-inga<br />
009.05.11. 13:29 Page 63<br />
A vízszinte síkú harmonikus rezgőmozgás<br />
energiaviszonyai a mozgás különböző helyzeteiben<br />
REZGÉSEK, HULLÁMOK<br />
63<br />
E r , E m<br />
E m<br />
E r<br />
E r
Change language