Fizika | Általános Iskola » Fizika 6. osztály teljes tananyag

FIZIKA 6. osztály 1. Kölcsönhatás, Erő, Mozgás 1. Kölcsönhatás, változás 1.1 A testek hőmérséklet-változása Hogyan lehet megváltoztatni a testek hőmérsékletét? 01 1.2 A mozgás és a mozgásállapot változása Hogyan lehet megváltoztatni a testek mozgásállapotát? 02 1.3 A mágnesség Kölcsönös-e a mágneses mező és a vas hatása? Mivel lehet még kölcsönhatásban a mágneses mező? Milyen a mágneses mező? 03 Miben nyilvánulhat meg a mágneses kölcsönhatás? Miből készíthető állandó mágnes? 04 1.4 Az elektromos kölcsönhatás 05 Kölcsönös-e az elektromos mező és a testek hatása? Milyen az elektromos mező? 06 1.5 A gravitációs kölcsönhatás 07 2. Az anyag és néhány tulajdonsága 2.1 Milyen az anyagok belső szerkezete? Milyen a légnemű anyag szerkezete? 08 Milyen a cseppfolyós anyag szerkezete? Milyen a szilárd anyag szerkezete? 09 2.2 Erőhatás az anyag részecskéi között Miért szilárd a szilárd test? Van-e

erőhatás a folyadék részecskéi között? 10 Vonzzák-e egymást a gázrészecskék? 11 2.3 A testek néhány mérhető tulajdonsága Mivel jellemezzük a testek kiterjedését, távolságát? 12 2.4 Az anyagmennyiség 13 A megismert tulajdonságok és . (táblázat!) 14 3. Erőhatás, erő, tömeg 3.1 Erőhatás, erő Mi az erő? Az erők elnevezése. 15 3.2 Az erő mértékegysége Erőmérés 16 3.3 Erő - ellenerő 17 3.4 Több erőhatás együttes eredménye Mikor van két erőhatás egyensúlyban? Van-e olyan test, amelyet külső hatás nem ér? 18 A gravitációs erő, a tartóerő és a súly. Mi a súlytalanság? 19 Mit mutat a rugós erőmérő? Mi történik, ha a testet érő erőhatások nincsenek. 20 3.5 A testek tehetetlensége és tömege Mi a tehetetlenség? A tömeg a test tehetetlenségének a mértéke. 21 A tömeg meghatározása a test súlyából. Tömegmérés egyenlő karú mérleggel. 22 3.6 A sűrűség A sűrűség mint mennyiség. 23 II. Energia,

munka, hő 1. A testek melegítőképessége és az energia 1.1 Hogyan lehet egy testet melegíteni? 24 1.2 Az energia és megváltozása Hogyan változik a testek energiája kölcsönhatás közben? 25 1.3 A munka Mikor nagyobb a munka? 26 1.4 A mező energiája Mitől függ a gravitációs mező energiaváltozása? 27 2. A testek belső energiája 2.1 Milyen változás jön létre melegítéskor a testek 2.2 A belső energia növelése súrlódási munkával 28 1. Kölcsönhatás, Erő, Mozgás 1. Kölcsönhatás, változás 1. 1 A testek hőmérséklet-változása A leves melegen, a gyümölcslé hidegen jó. Ezért az egyiket fel kell melegíteni, a másikat le kell hűteni A testek hőmérsékletét gyakran megváltoztatjuk. A testek hőmérsékletét a velük érintkező hőmérővel mérjük. Ha egy test melegszik, hőmérséklete nő, ha hűl, hőmérséklete csökken. Hogyan lehet megváltoztatni a testek hőmérsékletét? Ha egy meleg vízzel telt poharat hideg

vízbe helyezünk, mindkét víznek megváltozik a hőmérséklete. A hideg víz folyamatosan melegszik, a meleg pedig hűl. A hőmérséklet-változás addig tart, amíg a két vízmennyiség hőmérséklete egyenlő lesz. Ez nem csak a víznél van így Két különböző hőmérsékletű test, ha egymással érintkezik, kölcsönösen hatást gyakorol egymásra (például megváltoztatják egymás hőmérsékletét). Ezt röviden úgy mondjuk: a két test kölcsönhatásban van. A különböző hőmérsékletű testek kölcsönhatását termikus kölcsönhatásnak nevezzük. Kölcsönhatás közben megváltozik mindkét test állapota Termikus kölcsönhatásban az állapotváltozás addig tart, míg a testek hőmérséklete egyenlő lesz. Hőmérséklet-mérésnél azért kell megvárni, hogy a hőmérő tartósan ugyanazt az értéket mutassa, mert csak ilyenkor egyenlő a test és a vele érintkező hőmérő hőmérséklete. 1. 2 A mozgás és a mozgásállapot változása A

testek helye, helyzete gyakran megváltozik, tehát a testek mozognak. Ha egy futó utoléri, majd elhagyja társát, akkor az ő sebessége a nagyobb. A testek mozgása tehát különböző lehet Annak a testnek nagyobb a sebessége, amely: - ugyanakkora utat rövidebb idő alatt tesz meg, vagy - ugyanannyi idő alatt hosszabb utat jár végig. A testek sebessége gyakran változik Amikor egy test sebessége nő, akkor a test gyorsul, amikor csökken, akkor lassul. Kanyarodás közben a mozgás iránya változik Ha megváltozott a test sebességének nagysága vagy mozgásának iránya, akkor azt mondjuk, megváltozott a test mozgásállapota. Hogyan lehet megváltoztatni a testek mozgásállapotát? Egy labda mozgásállapota sokféle módon megváltozhat például, ha valaki belerúg, vagy egy másik labda nekiütközik. Általánosan igaz az, hogy egy test mozgásállapota csak egy másik, vele érintkező test hatására változhat meg. A mozgásállapot-változástokozó hatást

erőhatásnak nevezzük Az egymásnak ütköző testek kölcsönösen erőhatást fejtenek ki egymásra. Ezt arról vehetjük észre, hogy mindkét testnek megváltozik a mozgásállapota. A mozgásállapot-változással járó kölcsönhatásokat mechanikai kölcsönhatásoknak nevezzük Mechanikai kölcsönhatás közben a két test mozgásállapota ellentétesen változik. Ütközésnél például, ha az egyik test gyorsul, a másik lassul. Mindkét eddig megismert kölcsönhatásnál azt állapítottuk meg, hogy: - Változás csak kölcsönhatás közben jöhet létre. - Kölcsönhatás csak érintkező testek között lehet. - Kölcsönhatás közben a két test állapotváltozása ellentétes (pl. ha az egyik test melegszik, a másik hűl; ha az egyik gyorsul, a másik lassul stb.) Kísérletezz! 1. Mérd meg a levegő hőmérsékletét a szobában, a szabadban és a hűtőszekrényben! 2. Eressz a csapból vizet egy pohárba és mérd meg a hőmérsékletét! Hasonlítsd össze

ezt a mért adatot a szoba hőmérsékletével! Ismételd meg a méréseket úgy, hogy a vizet 1 - 2 órán áthagyod a szobában állni! Mit tapasztalsz? Miért? 3. Mérd meg egy pohárban levő víz hőmérsékletét! Tarts egy evőkanalat 5 - 6 percig meleg vízben! Tedd át a meleg kanalat az ismert hőmérsékletű vízbe! Egy-két perc múlva ismét mérd meg a pohárban levő víz hőmérsékletét! Tapintással ellenőrizd a kanál hőmérsékletét! Mit tapasztalsz? Miért? Gondolkozz és válaszolj! 1. A meleg vízbe helyezett hőmérő folyadékszála folyamatosan hosszabb Lesz. Egy-két perc után változatlan hosszúságú marad Mire következtethetünk a megfigyeltekből? 2. A kovács az izzó vasdarabot vízbe teszi Milyen változások jönnek létre a vas és a víz termikus kölcsönhatása közben? 3. Hogyan változtathatod meg a fürdővíz hőmérsékletét? Keress többféle megoldást! 4. Minek a hőmérsékletét mutatja a hőmérő? 5. Miért kell a lázmérőt

hosszabb ideig a hónunk alatt tartani? 6. Mi a feltétele annak, hogy a hőmérő a szoba levegőjének hőmérsékletét mutassa? 7. Az egyik futó 11, a másik 12 másodperc alatt futott végig a 100 m-es pályán Melyiknek volt nagyobb a sebessége? 8. Az egyik kislány 300 métert, a másik 340 métert futott 1 perc alatt Ki futott gyorsabban? Kinek volt nagyobb a sebessége? 9. A kisvonat körpályán egyenletesen halad (tehát sebességének nagysága nem változik) Változik-e a vonat mozgásállapota? Miért? 10. A biliárdot három golyóval játsszák Hogyan tudják megváltoztatni a golyók mozgásállapotát? Keress többféle lehetőséget! Minden esetben nevezd meg a kölcsönhatás résztvevőit! 11. Két egymás mellett "futó" sínpáron egy-egy mozdony halad Lehet-e Kölcsönhatás közöttük, ha az egyik utoléri a másikat? Indokold meg a válaszod! 12. Két nyugalomban lévő vasúti kocsi érintkezik egymással Lehet-e közöttük valamilyen

kölcsönhatás? 13. Mit tudsz biztosan azokról a testekről, amelyek kölcsönhatásban vannak egymással? 1. 3 A mágnesesség A mágnesrúd környezetében a vasgolyó elmozdul a mágnes felé. A könnyen mozgó mágnes maga is elmozdul a vas felé. úgy látszik, mintha a mágnes és a vas távolról, közvetlen érintkezés nélkül fejtene ki erőhatást egymásra. Ha mágnes rúdra egy lapot helyezünk, és arra vasreszeléket szórunk, akkor a vasreszelék szabályos vonalakban rendeződik el. Másfajta testeknél például a vas-, a fa-, a rézrúd környezetében ezt nem tapasztaljuk A mágnesnek sajátos környezete van, amelyet mágneses mezőnek nevezünk. A mágneses mező hozzá tartozik a mágneshez, része annak. A mágneses mező a vasból készült testeket a mágnes felé vonzza A vasra közvetlenül a mágneses mező fejti ki az erőhatást. Kölcsönös-e a mágneses mező és a vas hatása? Ha a mágneses mezőbe egy vasdarabot teszünk, akkor az

megváltoztatja a vasreszelék szabályos elrendeződését. Ez azt bizonyítja, hogy nemcsak a mágneses mező hat a vasdarabra, hanem a vasdarab is a vele érintkező mágneses mezőre. A mágneses mező és a benne levő vasdarab között kölcsönhatás van Ezt a kölcsönhatást mágneses kölcsönhatásnak nevezzük. Mivel lehet még kölcsönhatásban a mágneses mező? Ha egy mágnes rudat különféle anyagú tárgyak közelébe viszünk, akkor azt tapasztaljuk, hogy a rúd mágneses mezője azoknak csak egy részével lép kölcsönhatásba. A tárgyak anyagától függ, hogy a mágneses mezővel kölcsönhatásba léphetnek-e. A mágneses kölcsönhatásra képes anyagok közül legismertebbek a vas, a nikkel és a kobalt. Milyen a mágneses mező? Azt tapasztaljuk, hogy a mágnestől távolodva a mágneses mező gyengül. A vasreszelékbe forgatott mágnes rúdra a két végétől egy kicsit beljebb tapad fel a legtöbb vasreszelék. Itt a legerősebb a mágneses mező A

mágnesnek ezeket a részeit mágneses pólusoknak nevezzük. A függőleges tengelyre helyezett mágnes - néhány lengés után - mindig a földrajzi észak-dél irányban áll meg. Megfigyelhető, hogy a mágneseknek mindig ugyanaz a vége fordul észak felé és a másik, pedig dél felé. A mágnes észak felé mutató végénél levő pólust északi pólusnak, a dél felé mutató végénél levőt déli pólusnak nevezzük. A kínaiak ie 121-ben már használtak iránytűt. Az állandó mágneseken vagy két különböző színnel (pl piros és kék), vagy az É és D betűkkel jelölik, hogy melyik végén milyen pólus van. Ha a mágnestű két végét megjelölik, akkor az segít a tájékozódásban, mert megmutatja, merre van az északi irány. A függőleges tengelyen forgó mágnestűt ezért szoktuk iránytűnek nevezni. Az iránytűt a Föld mágneses mezője fordítja észak-dél irányba. 04 - Miben nyilvánulhat meg a mágneses kölcsönhatás? A mágnes

bármely pólusa és a vas között mindig vonzás tapasztalható. Két mágnes különböző pólusú (É-D) végei között vonzást, megegyező pólusú (É-É; D-D) végei között pedig taszítást észlelünk. A mágneses kölcsönhatás vagy vonzásban, vagy taszításban nyilvánul meg, amelyet közvetlenül a mágneses mező fejt ki. Miből készíthető állandó mágnes? A vasnak általában nincs mágneses mezője. Ha azonban mágnest viszünk a közelébe, mágnesként viselkedik Az apró vasdarabkákat ilyenkor a vasrúd is magánál tartja. A mágnes távolítása közben a vas folyamatosan elveszti mágneses tulajdonságát és leejti a vasdarabkákat. A vas csak külső mágneses mező hatására viselkedik mágnesként. A vasércek között előfordul természetes mágnes is Ha egy természetes mágnest vékony acélpálcán egy irányban többször végighúzunk, akkor az acélpálca tartósan mágneses tulajdonságú lesz. Ezért a mágneses mezőbe helyezett

acélból állandó mágnes készíthető. (A mágneses mező létezését hatása alapján vehetjük észre. A görögök (Thales ie 600) már 2600 évvel ezelőtt észrevették, hogy a kisázsiai Magnészia nevű város környékéről származó vasércek apró vasdarabokat magukhoz vonzanak és ott is, tartanak. Ennek a városnak a nevéből származik a mágnes elnevezése. A vas olyan szerkezetű, hogy a benne levő kicsiny természetes mágnesek rendezetlenül helyezkednek el. Rendezetlen állapotban ezek a kicsiny részek lerontják egymás mágneses hatását. A vas így nem mutat mágneses tulajdonságot. A vas kis mágneses részei külső mágneses mező hatására rendeződnek és erősítik egymás hatását. Ha egy mágnest például északi pólusával közelítjük a vashoz, akkor a vas mágnesecskéi déli pólusukkal fordulnak a külső mágnes felé. A déli pólus közelítésekor a részecskék északi pólusukkal fordulnak arra A vasnál ezért tapasztalható

mindig vonzás mágneses kölcsönhatás közben. A külső mágneses mező eltávolítása után a vas mágneses részei ismét rendezetlenné válnak. így a vasnak megszűnik a mágneses tulajdonsága. Az acél mágneses részecskéit, ha rendezett állapotba hozta a külső mágneses mező, akkor azok a hatás megszűnte után is úgy maradnak. Ezért lehet az acélból állandó mágnest készíteni.) 1. 4 Az elektromos kölcsönhatás A műszálas ruha levetésekor gyakran pattogásokat hallunk, sötétben még kis szikrákat is láthatunk. Az egymáshoz súrlódó műszálas és pamut ruhadarabok összetapadnak, vonzzák egymást. Ha egy műanyag rudat szőrmével vagy papír zsebkendővel megdörzsölünk, akkor a közelében levő apró tárgyak elmozdulnak a műanyag rúd felé. Dörzsöléskor a műanyag rúd elektromos állapotba került Bármilyen anyagú test elektromos állapotba hozható, ha a sajátjától különböző anyagú testtel szorosan érintkezik.

Megfigyelhető, hogy az apró tárgyak már az elektromos állapotban levő test közelítésekor megmozdulnak. Ebből arra lehet következtetni, hogy az elektromos állapotban levő testeknek sajátos környezetük van, amelyet elektromos mezőnek nevezünk. Az elektromos mező hozzá tartozik az elektromos állapotú testhez, része annak. Az elektromos mező létezése kísérlettel megmutatható. Az olajba kevert búzadara szemcsék elektromos állapotú testek közelében szabályos vonalakba rendeződnek. A daraszemcsékre, vagy bármilyen anyagú testekre a velük közvetlenül érintkező elektromos mező fejti ki a hatást. Kölcsönös-e az elektromos mező és a testek hatása? Olajba kevert búzadarába tegyünk például egy fémgyűrűt. Ekkor a daraszemcsék másként rendeződnek el az elektromos mező hatására, mint a fémgyűrű nélkül. Az elektromos mező tehát megváltozik a belehelyezett test hatására. Ha elektromos mezőbe bármilyen anyagú testet

helyezünk, akkor mind a mező, mind a test állapota megváltozik. Ez azt jelenti, hogy bármilyen anyagú test és az elektromos mező között elektromos kölcsönhatás jöhet létre. Milyen az elektromos mező? A tapasztalat azt mutatja, az elektromos állapotban levő testektől távolodva az elektromos mező gyengül. Két különféle anyagú test szoros érintkezése közben mindkét test elektromos állapotba kerül. Kísérlettel megállapítható, hogy az ilyen testek elektromos állapota különböző. A kétféle elektromos állapotot pozitív (+) illetve negatív (-) jelzővel különböztetjük meg. A szőrmével megdörzsölt műanyag rúd például negatív, a szőrme pedig pozitív elektromos állapotú lesz. Ha üveg rudat bőrrel dörzsölünk, az üvegrúd pozitív, a bőr pedig negatív elektromos állapotba kerül. A kísérletek azt bizonyítják, hogy a megegyező elektromos állapotú testek között taszítás, a különbözőek között pedig vonzás van. A

semleges (a nem elektromos állapotú) testeket az elektromos mező mindig az elektromos állapotú test felé vonzza. Az elektromos kölcsönhatás taszításban vagy vonzásban nyilvánul meg. Ezeket az erőhatásokat közvetlenül az elektromos mező fejti ki. 1. 5 A gravitációs kölcsönhatás Az elejtett vagy eldobott test visszaesik a Földre. Esés közben sebessége változik, tehát valami erőhatást fejt ki rá. A Földnek olyan sajátos környezete van, amely a benne levő testeket a Föld felé vonzza Az ilyen sajátos környezetet gravitációs mezőnek nevezzük. Érzékeny műszerrel az is kimutatható, hogy nemcsak a Földnek, hanem minden testnek van gravitációs mezője. A gravitációs mező minden benne levő testtel kölcsönhatásban van, függetlenül a test anyagától. A gravitációs kölcsönhatás mindig vonzásban nyilvánul meg Ezt a vonzóerőt a testek között levő gravitációs mező fejti ki a testekre. Ha egy test nincs alátámasztva vagy

felfüggesztve, tehát csak a gravitációs mezővel van kölcsönhatásban, akkor a szabadon esik. Az esés a Föld középpontja felé irányul Ezt az irányt függőleges iránynak nevezzük. (Eötvös Lóránd, báró Eötvös József ismert államférfi, költő és író gyermeke volt. A természettudományok iránt korán érdeklődő ifjú már középiskolás korában segédkezett Jedlik Ányos kísérleteinél. Eötvös Lóránd pályája kezdetén a folyadékok fizikáját, felszíni jelenségeit vizsgálta. 1886-tól kezdve a gravitációs mező vizsgálatával foglalkozott. Cavendish torziós ingáját továbbfejlesztve rendkívül érzékeny műszert készített, a gravitációs erő változásainak mérésére. Ezek a mérések mind az elmélet, mind a gyakorlat szempontjából nagyon fontosak. Az Eötvös féle inga méréseivel ki lehet mutatni a földfelszín alatt levő olajat, ércet és más anyagot. Cavendish torziós ingája: Cavendish (olvasd: kevendis)

(1731-1810) angol fizikus mutatta ki először, hogy bármely két test között van gravitációs vonzás. Jegyezd meg! A kölcsönhatásról: - Kölcsönhatás csak érintkező testek, illetve mezők között jöhet létre. - Változás csak kölcsönhatás közben jöhet létre. - Kölcsönhatás közben a két résztvevő állapotváltozása ellentétes (csökkenő; gyorsul-lassul). A mezőkről: - Eddig három fajta mezőt ismertünk meg: a mágneses, az elektromos és a gravitációs mezőt. - Ezeket a mezőket érzékszerveinkkel közvetlenül nem érzékeltük, létezésükre hatásukból következtettünk. - Két vagy több fajta mező is lehet egy időben a térnek ugyanabban a részében (pl. a Föld körül gravitációs és mágneses mező is van). Kísérletezz! 1. Végezz kísérleteket mágnessel! Mágnesezz meg varrótűt! Állapítsd meg, melyik végén van az É-i pólus! 2. Műanyag vonalzót dörzsölj meg selyempapírral, vagy gyapjúval! Közelítsd az elektromos

állapotban levő vonalzót vékonyan csordogáló vízsugárhoz! Mit tapasztalsz? Mivel van kölcsönhatásban a vízsugár? 3. Egy papírlapot illessz a falhoz és dörzsöld meg először papír zsebkendővel, majd száraz tenyereddel, vagy egy műszálas ruhával! Minden dörzsölés után engedd el a papírlapot! Mit tapasztalsz? Miért? Miért különböző a "dörzsölések" következménye? Gondolkozz és válaszolj! 1. Milyen anyagból készül az iránytű? 2. Egy mágnes rúdon nincs jelölve, hogy melyik a déli és melyik az északi pólusa Hogyan tudnád meghatározni? Keress több megoldást! 3. A mágnes rúd melyik pólusával közelítettünk egy iránytű déli pólusához, Ha az a mágnes felé fordult el? Merre mozdulna az iránytű déli pólusa, ha a mágnes rúd másik végével közelítenénk felé? 4. Mi történik az iránytűvel, ha az egyik végéhez egy mágnes rúd közepével közelítünk? Ha nem tudod a választ, kísérlettel segíts

magadon! Ha tudod a megoldást, ellenőrizd elképzelésed helyességét! 5. Két azonos külsejű rúd közül az egyik acél mágnes, a másik vas Hogyan lehet eldönteni - más segédeszköz nélkül - melyik a mágnes? 6. Az Északi-sark közelében a Földnek milyen mágneses pólusa van? 7. A frissen mosott és már megszárított haj, ha műanyag fésűvel fésüljük, nem simul le Miért? 8. Milyen elektromos állapotú az a felfüggesztett test, amelyhez negatív elektromos állapotú testtel közelítve taszító hatást észlelünk? 9. Mit állíthatunk egy test elektromos állapotáról, ha felé pozitív elektromos állapotú testtel közelítve vonzást tapasztalunk? 10. Hogyan változik egy feldobott labda sebessége emelkedés, illetve esés közben? Miért? 11. Hogyan működik a függőón? Ha nem tudod, mi a függőón, nézd meg például "A magyar szavak értelmező szótárá"-ban. 12. A Hold felszínén is tapasztalták már emberek a gravitációs

mező létezését, a gravitációs vonzást Kik voltak ők és mikor jártak a Holdon? 2. Az anyag és néhány tulajdonsága 2. 1 Milyen az anyagok belső szerkezete? A mindennapi életből ismert testek anyaga lehet szilárd, cseppfolyós, valamint légnemű halmazállapotban. A jég, a víz és a vízgőz ugyanaz az anyag, csak más halmazállapotban van. Milyen a légnemű anyag szerkezete? Az orvosi fecskendőbe vagy kerékpárpumpába zárt levegő összenyomható. A levegő tehát nem tölti ki hézagmentesen a rendelkezésére álló zárt tartályt. Ez és sok más tapasztalat azt mutatja, hogy a légnemű halmazállapotú gázok és gőzök nem folytonosan összefüggő testek, hanem kis önálló részecskék sokaságai. Kávéfőzéskor a friss kávé illata lassan az egész lakást betölti. Ha egy csepp illatszer elpárolog, akkor a részecskék szétterjednek a szobában. A gázok részecskéi állandóan mozognak, rendezetlenül nyüzsögnek Ezért távolodnak el -

még nyugvó levegőben is - egymástól. A gázrészecskék mozgásuk közben egymással és a tároló edény falával ütköznek. így mozgásuk zegzugos Két ütközés között egyenes vonalban változattan sebességgel haladnak. Az elpárolgott kölni illata mindenütt azonos Az egyfajta gáz részecskéi azonos tulajdonságúak A kávé és a kölni részecskéi például illatuk alapján is megkülönböztethetők egymástól. A különféle gázok részecskéi eltérő tulajdonságúak. 09 - Milyen a cseppfolyós anyag szerkezete? A vízgőz lecsapódásakor vízcseppekké áll össze. A vizet is ugyanolyan részecskék alkotják, mint a vízgőzt Ha vizet és alkoholt összekeverünk, akkor együttes térfogatuk kisebb lesz, mint a víz és az alkohol külön mért térfogatának az összege. Hasonló a helyzet a mák és a bab összekeverésekor is Az 50 cm3 mákból és az 50 cm3 babból kevesebb, mint 100 cm3 keverék lesz. A babszemek ugyanis nem töltik ki

hézagmentesen az edényt és a mákszemek egy része a babszemek közötti részekben, foglal helyet. így a babbal és a mákkal szemléltetni lehet az alkohol és a víz keverékében a részecskék elhelyezkedését. Az anyag cseppfolyós halmazállapotban sem folytonosan összefüggő test, hanem kis önálló részecskék sokasága. Ezek a részecskék közel vannak egymáshoz, összeérnek, de üres részek is vannak közöttük. Ha egy pohárba málnaszörpöt töltünk és fölé óvatosan vizet, öntünk a két folyadék külön rétegben, helyezkedik el. A határfelület egy-két nap alatt elmosódik A két folyadék külső beavatkozás nélkül is elkeveredik. Ez és sok más tapasztalat is azt igazolja, hogy a folyadékok részecskéi is állandóan mozognak, egymáson elgördülve, rendezetlenül változtatják helyüket. A folyadékrészecskék rendezetlen mozgása miatt az egymással érintkező folyadékok részecskéi külső hatás nélkül is összekeverednek. Ezt

a jelenséget diffúziónak nevezzük (A folyadékok részecskéi még mikroszkóppal sem láthatók. A vízben lebegő virágpor, a tejzsír gömböcskéi azonban mikroszkóppal jól megfigyelhetők. Ezek állandóan rendezetlen, zeg-zugos mozgást végeznek A látható részecskék mozgását a folyadékrészecskék lökdösődése okozza. Ezt a mozgást felfedezőjéről Brown-féle mozgásnak nevezzük.) Milyen a szilárd anyag szerkezete? A folyadék, ha megfagy, szilárd szerkezetű lesz. Ebből arra lehet következtetni, hogy az anyag szilárd halmazállapotban is részecskékből épül fel. Ezek a részecskék is állandóan mozognak, egy-egy meghatározott helyhez "kötve" rendezetlenül rezegnek. A szilárd anyag részecskéinek rendezetlen rezgését rugókkal kikötött golyók mozgásával szemléltethetjük, modellezhetjük. Kísérletezz! 1. Mérd meg 50 cm3 cukor és 50 cm3 víz együttes térfogatát a cukor feloldódása után! Magyarázd meg a

tapasztaltakat! 2. Végezd el a diffúziót igazoló "szörpös - vizes" kísérletet! Gondolkozz és válaszolj! 1. Keress a víz halmazállapotaira utaló szavakat a következő versrészletben: "Füstöl a víz, lóg a káka Kókadón a pusztaságba. Dunnába butt fönn a magas. Sűrű csönd ropog a havas mezőben. Kövér homály, zsíros csendes; Lapos lapály, kerek, rendes. Csak egy ladik, mely hallhatóan Kotyog még a kásás tavon magában." (József Attila: Holt vidék) 2. Sorolj fel olyan tényeket, amelyek a részecskék mozgását igazolják! 3. Ha az érett cseresznyét eső éri, megreped A túlcukrozott befőttben a cseresznye megráncosodik Mi a különbség magyarázata? 2. 2 Erőhatás az anyag részecskéi között Miért szilárd a szilárd test? A zsineget elszakítani, a pálcát eltörni nehéz. A szilárd testek részecskéit egymástól eltávolítani csak nagy erőhatással lehet. A szilárd test részecskéi között vonzóerő van

Ezt bizonyítja az is, hogy a frissen reszelt és erősen összenyomott ólomfelületek összetapadnak. Azért kell a két ólomfelületet összenyomni, hogy sok részecske kerüljön nagyon közel egymáshoz. A részecskék ugyanis csak nagyon közelről képesek vonzani egymást. Ez a vonzás szilárd anyagoknál nagyon erős Van-e erőhatás a folyadék részecskéi között? A kilöttyent folyadék cseppeket alkot. A drótkeretre lazán kötött cérnát a csak egyik oldalán levő szappanhártya körív alakúra feszíti meg. A folyadék részecskéi közel "akarnak" maradni egymáshoz A kísérletek azt bizonyítják, hogy a folyadék részecskéi között vonzó hatás van. Ez azonban sokkal kisebb, mint a szilárd anyagok részecskéi között levő összetartó erő. A víz felületéről nehezebb leemelni az üveglapot, mint megtartani azt a levegőben. Ennek az az oka, hogy a víz és az üveg részecskéi között is van vonzás Nemcsak az azonos, hanem a

különféle anyagok részecskéi között is van vonzás. Ezért marad vizes, például az üvegpohár, amelyből kiöntötték a vizet. (A víz az üveg esetében nedvesítő folyadék Az üveg részecskéi ugyanis jobban vonzzák a vízrészecskéket, mint azok egymást. A higany az üveg esetében nem nedvesítő folyadék A higany részecskéi ugyanis jobban vonzzák egymást, mint az üveg a higany részecskéit. A zsíros vagy olajos kezünkről is azért pereg le a víz, mert az olajjal szemben a víz nem nedvesítő folyadék.) 11 - Vonzzák-e egymást a gázrészecskék? A gáz részecskéi legtöbbször olyan távol vannak egymástól, hogy közöttük nincs vonzóerő. Jegyezd meg az anyagról! Az anyagnak két fajtája van: - Az egyik anyagfajta a mező, amelyre a folytonos, hézagmentes elhelyezkedés a jellemző. - Az anyag másik fajtája minden halmazállapotában önálló részecskék sokaságából áll. Mivel az anyag különböző részecskéit (atom,

molekula, stb.) közös néven korpuszkulának nevezik, ez az anyagfajta a korpuszkuláris anyag. - A korpuszkuláris anyag részecskéi minden halmazállapotban rendezetlenül, állandóan mozognak. - Légnemű halmazállapotban a részecskék egymástól távol vannak. Mozgásuk közben egymással és az edény falával ütköznek. Két ütközés között egyenes vonalban, egyenletesen mozognak Ebben a halmazállapotban az anyag egyenletesen tölti ki a rendelkezésére álló térrészt. A gázoknak és gőzöknek nincs sem önálló alakjuk, sem önálló térfogatuk. - Cseppfolyós halmazállapotban a részecskék egymáson elgördülve, zeg-zugosan mozognak. A folyékony anyagnak meghatározott térfogata van, de nincs önálló alakja. Mindig a tartóedény alakját veszi fel - A szilárd anyag részecskéi egy-egy meghatározott helyhez "kötve", rendezetlenül rezegnek. Szilárd halmazállapotban az anyagnak a térfogata és az alakja is határozott. Kísérletezz!

1. Készíts szappanoldatot úgy, hogy egy kevés vízbe késsel kaparj bele szappanforgácsot! Kavargatás közben hagyd feloldódni! - Végezd el a drótkeretes kísérletet! - Vékony szívószál egyik végét 4-5 mm hosszan hasítsd be négyfelé. Hajlítsd ki a "nyelveket" Fújj a szívószállal szappanbuborékot! Az egyik buborékot hagyd a függőleges helyzetű "fúvószálon" és figyeld meg, mi történik vele! Magyarázd meg a jelenséget! 2. Keress olyan anyagot, amelyre nézve a víz nem nedvesítő folyadék! Gondolkozz és válaszolj! 1. Miért melegíti fel, és miért kalapálja egymáshoz a kovács az összeerősítendő vasdarabokat? 2. Két fémdarab összeerősíthető-e préseléssel? 3. Miért zsírozták régen a bőrből készült téli bakancsot? 4. Papírragasztóval miért nem lehet összeragasztani két gumilemezt? 5. Miért nem lehet zsíros papírra írni? 2. 3 A testek néhány mérhető tulajdonsága A testeknek már ismerjük

néhány mérhető tulajdonságát. Az ilyen tulajdonságokat mennyiségekkel jellemezzük. A testek melegségét jellemző mennyiség a hőmérséklet Jele: T A leggyakrabban használt mértékegysége a Celsius-fok, ennek jele: C. Az események (pl tanítási óra) "hosszát", időtartamát jellemző mennyiség az idő. Jele: t Az idő mértékegységei: másodperc (s), perc (min), óra (h) A mennyiségeket a mérőszám és a mértékegység szorzataként lehet megadni (pl. T = 21 C, t = 10 s) A Föld képzeletbeli tengelye körül 24 óra alatt fordul körbe egyszer. A mennyiségek tehát a mérhető tulajdonságok jellemzői Mivel jellemezzük a testek kiterjedését, távolságát? (A testek helyét csak más testekhez viszonyítva tudjuk megadni. Egy test lehet a másik mellett, alatt, fölött, előtt vagy mögött. Ez a térbeli elhelyezkedés különbözhet abban is, hogy a két test közel vagy távol van egymástól. A két pont közötti szakaszt a hosszával (a

két végpont távolságával) jellemezzük A hosszúság jele: l. Mértékegysége a méter, ennek jele: m Az eredeti meghatározás szerint a méter a Föld Párizson átmenő délkör hosszának negyvenmilliomod része. A gyakorlatban szokás más hosszúságegységeket is használni Ilyen mértékegység a kilométer (km), a deciméter (dm) és a centiméter (cm). A síkidom kiterjedését jellemző mennyiség a terület. Jele: A Mértékegysége a négyzetméter, amelynek m2 a jele 1 m2 területe például az 1 m oldalhosszúságú négyzetnek. A szabályos alakú síkidomok (pl négyzet, téglalap, háromszög, kör stb) területét meghatározhatjuk számolással, ha ismerjük a hosszúsági adataikat. A szabálytalan alakú síkidomok területét közelítő pontossággal tudjuk meghatározni. A síkidomot lefedjük egy négyzetrácsos lappal és a”fedő" négyzetek területeit összeadjuk. A testek térbeli kiterjedésének mennyiségi jellemzője a térfogat Jele: V A

térfogat mértékegysége a köbméter, amelynek m3 a jele. Egy köbméter (1 m3) a térfogata például az 1 m él hosszúságú kockának. A folyadékok térfogatát legkönnyebb úgy meghatározni, hogy ismert űrtartalmú edénybe, például mérőhengerbe öntjük azokat. A szabályos alakú testek (kocka, hasáb, henger, stb) térfogatát meghatározhatjuk számolással, ha ismerjük a hosszúsági adataikat. A szabálytalan alakú testek térfogatát folyadékba helyezve (ha anyaga nem oldódik) határozhatjuk meg. A "kiszorított" folyadék térfogata egyenlő a folyadékba helyezett test térfogatával.) Figyeld meg! Az anyagok, testek, események tulajdonságairól legtöbbször úgy beszélünk, hogy a jellemző mennyiségeiket mondjuk helyettük, pl. "Magas hőmérsékleten az élőlények elpusztulnak" "Nagy területet vetettek be búzával" Az ilyen szóhasználat pontatlan, de gyakran egyszerűbb. Csak akkor szabad így fogalmazni, ha nem

okoz félreértést. Kísérletezz! 1. Végezz hosszúságméréseket és számíts területet (pl asztallap, füzetlap, szoba, stb)! 2. Határozd meg egy elvágott burgonya nedves felületének területét! Helyezd négyzetrácsos papírra és rajzold körül a mérendő felületet! 3. Határozd meg hosszúságméréssel és számolással különféle szabályos testek térfogatát (pl építőkocka, szekrény, szoba, stb.) 2. 4 Az anyagmennyiség Gyakran szükség van arra, hogy meghatározzuk, melyik test anyaga több vagy kevesebb. A gyakorlati életben ezt a testek egy tulajdonsága (pl. térfogata) alapján szokták eldönteni Ez azonban nem egyértelmű, mert lehet, hogy a nagyobb térfogatú testnek kisebb a tömege. A kémikusok azt vizsgálják, hogy miből épülnek fel a különböző anyagok részecskéi (pl. két hidrogén- és egy oxigénatom alkot egy vízmolekulát) A lévő részecskék számának és fajtájának ismerete tehát fontos lehet. A test

részecskéinek számát és fajtáját megadó mennyiséget anyagmennyiségnek nevezzük. Jele: n Például: n = 100 vasatom, n = 1000000 vízmolekula, stb Annak a testnek nagyobb az anyagmennyisége, amelyben több részecske van, függetlenül attól, hogy más szempontból (térfogat, tömeg, stb.) milyenek a részecskék Hasonlattal szemléltetve: 100 szem mák és 100 szem bab”anyagmennyisége" egyenlő, annak ellenére, hogy a bab térfogata és tömege is nagyobb. (Mivel a testek a részecskék sokaságából épülnek fel, az anyagmennyiség mértékegységének nagyon nagy számot választottak. Egységnyi a test anyagmennyisége, ha megnevezett részecskéinek a száma 6 * 10 a huszonharmadikon darab. Az anyagmennyiség mértékegységének neve mól (hosszú ó-val), jele: mol (rövid o-val). Egy mólnyi például a 18 g tömegű víz, amelyben 6 * 10 a huszonharmadikon vízmolekula van. Figyeld meg! Az anyag mennyiség (így különírva) és az anyagmennyiség

(egybeírva) nem ugyanazt jelenti. Pl: Az üvegbe töltött anyag mennyisége 2 l vagy 6 kg stb. A víz anyagmennyisége 1000000 vízmolekula Ha anyag mennyiséget írunk, akkor a test bármely tulajdonsága alapján eldönthetjük, hogy több, vagy kevesebb az anyaga. Ezzel szemben, ha anyagmennyiséget írunk, akkor erre a kérdésre csak a darabszám és a részecske fajtájának megnevezésével adhatunk választ. Gondolkozz és válaszolj! 1. Hasonlítsd össze két tömör ólomdarab anyagmennyiségét, ha az egyik 1 dm3, a másik 3 dm3 térfogatú Mit kell feltételezni, hogy erre a kérdésre válaszolni tudjunk? 2. Ha egyenlő térfogatú vizet és alkoholt keverünk össze, akkor az együttes térfogatuk kisebb lesz, mint a külön mért térfogataik összege. Ennek az oka, hogy a két anyag részecskéinek nagysága különböző - Melyik folyadékból kevertünk össze nagyobb anyagmennyiségűt? - Mit kell tudnod a folyadék szerkezetéről, hogy válaszolni lehessen erre

a kérdésre? - Gázok esetében is lehetne ilyen kérdésre válaszolni? Indokold meg! 14 - A megismert tulajdonságok és jellemző mennyiségeik. (táblázat!) Mennyiség Tulajdonság neve, jele, mértékegysége. Mennyire meleg a test? hőmérséklet, T, C, K Meddig tart az esemény? idő (időtartam), t, min, h, nap, év. Mennyire van egymástól két test? hosszúság, l, cm, dm, m, km. Mekkora a síkidom kiterjedése? terület, A, cm2, dm2, m2, km2. Mekkora a test térbeli kiterjedése? térfogat, V, cm3, dm3, m3, km3. Mennyi a test megnevezett részecskéinek a száma? anyagmennyiség, n, mol. "Ha azt, amiről beszélünk, mérni lehet, és számokkal ki lehet fejezni, akkor már tudunk róla valamit." (Kelvin) 3. Erőhatás, erő, tömeg 3. 1 Erőhatás, erő A mozgásállapot-változást eredményező hatást erőhatásnak nevezzük. Az erőhatások különböző nagyságúak lehetnek. A nagyobb erőhatás ugyanazon a testen, ugyanannyi idő alatt nagyobb

sebességváltozást hoz létre Erőhatás következtében egy test sebessége növekedhet, csökkenhet, és a test mozgásának iránya is megváltozhat. Ez a változás attól függ, hogy milyen irányú erőhatás éri a testet. Egy erőhatást tehát csak akkor ismerünk, ha nagyságán kívül az irányát is tudjuk. Mi az erő? A mozgó testnek, a megfeszített rugónak, a mezőknek stb. azt a tulajdonságát, hogy erőhatás kifejtésére képes, mennyiségileg is lehet jellemezni. Azt a mennyiséget, ami megadja az erőhatás nagyságát és irányát, erőnek nevezzük. Az erő jele: F Azokat a mennyiségeket, amelyek a nagyság mellett az irányt is megadják vektormennyiségeknek, röviden vektoroknak nevezzük. Az erő tehát vektormennyiség A vektorokat rajzban nyíllal ábrázoljuk. A nyíl iránya a vektor irányát, hossza pedig a nagyságát mutatja meg A nagyobb erőt ezért hosszabb nyíllal ábrázoljuk. Azt a pontot, ahol az erőhatás a testet éri,

támadáspontnak nevezzük Az erőt ábrázoló nyíl kezdőpontja mindig a támadáspontban van. A könyv az asztalt, a sítalp a havat, az autókerék az utat egy-egy felületen nyomja. Ha az erőhatás egy felületen éri a testet, akkor támadáspontnak az érintkező felületek középpontját tekintjük. A gravitációs mező a testet minden pontjában vonzza Ilyen erőhatásnál - ha a test egyenletes anyageloszlású - a támadáspont a test középpontjában van. Az erők elnevezése Sokszor célszerű azt is ismerni, hogy mi fejti ki az erőhatást. Ezt az erőhatást jellemző erők megkülönböztetésével tudjuk legegyszerűbben közölni. Ezért beszélünk például izomerőről (F-i), rugalmas erőről (Für), mágneses erőről (F-m), elektromos erőről (F-e) és gravitációs erőről (F-g). A test sebessége csúszás közben a súrlódás miatt változik. Ez azt jelzi, hogy a súrlódás miatt erőhatás éri Ezt a hatást a súrlódási erő (Fsúrl) jellemzi A

felfüggesztett vagy alátámasztott test a gravitációs mező hatására húzza a felfüggesztést vagy nyomja az alátámasztást. Ennek a test által kifejtett erőhatásnak mennyiségi jellemzője a súly (F-s) "Megterhelte az ősz a fáknak ágait, Vastagon ráfűzvén gazdag áldásait" (Csokonai: Az ősz) 3. 2 Az erő mértékegysége Erőmérés Válasszunk mértékegységet az erőnek! A mérés összehasonlítás a mértékegységgel. Ahhoz, hogy mérni tudjunk, a mérési eljárás ismeretére, mértékegységre és mérőeszközre van szükség. Az erő mértékegységének akkora erőt választottak, mint 102 cm3 víz súlya és elnevezték newtonnak (olvasd: nyúton). A newton jele: N Az erő mértékegységét Isaac Newton (1643-1727) angol fizikus tiszteletére nevezték el. Készítsünk rugós erőmérőt! Az erőhatás nagyságát következményéből tudjuk meghatározni. Ez legtöbbször a sebesség megváltozása alapján mérhető. Ha a

megfeszített rugó összenyomása vagy megnyúlása kétszeres, háromszoros akkor a rugó kétszer, háromszor nagyobb erőhatás kifejtésére képes. Ha egymás után ugyanolyan nehezékkel terhelünk e rugót akkor a minden esetben ugyanannyival, nyúlik meg. Amikor nem egyenként akasztjuk ezeket a nehezékeket a rugóra, hanem először egyet, majd kettőt, azután hármat, stb., akkor a rugó megnyúlása is egyszer, kétszer, háromszor nagyobb lesz. Ezért a rugó felhasználható erőmérő készítésére Az ilyen erőmérőt rugós erőmérőnek nevezzük. Skálát készíthetünk a rugó mellé úgy, hogy az egyszer, kétszer, háromszor nagyobb terhelésnél megjelöljük a rugó alsó végének a helyét. így a rugót érő bármilyen erőhatás nagyságát - a skála segítségével összehasonlíthatjuk a nehezékek súlyával Az egységnyi erő ismeretében a rugós erőmérő skáláját úgy készíthetjük el, hogy a rugót 1 N, 2 N, 3 N stb. súlyú testekkel

terheljük így a rugót megnyújtó erőhatás nagyságát newtonba olvashatjuk le a skáláról. Gondolkozz és válaszolj! 1. Mennyi a súlya 150 cm3, 10 cm3, 3 dm3, 1 liter víznek? (Az egyszerűség érdekében számolj úgy, mintha 100 cm3 víz súlya volna 1 N.) 2. Egy nehezék hatására a rugó 3 cm-rel nyúlt meg Hány ilyen nehezéket akasztottunk a rugóra, ha a 9 cm-rel nyúlt meg? 3. A rugó 1 N nagyságú erőhatásra 1,5 cm-rel lett hosszabb Mekkora az erő, ha a rugó megnyúlása 4, 5 cm? 4. Mennyi a térfogata 10 N súlyú víznek? 3. 3 Erő - ellenerő Görkorcsolyás gyerekek egymás mögött állnak. Akármelyikük löki meg a másikat, mindketten elmozdulnak Két golyó összeütközésekor mindkettőnek megváltozik a mozgásállapota, tehát mindkettőt erőhatás éri. Ha egy test erőhatást fejt ki egy másik testre, akkor ez a másik test is erőhatást fejt ki az előbbire. Kölcsönhatásban a két test mindig egyenrangú. A gyakorlatban mégis az

egyik erőhatás jellemzőjét erőnek, a másikat ellenerőnek nevezik. Ha összeakasztunk és széthúzunk két rugós erőmérőt, akkor azok egyenlő nagyságú erőket jeleznek Az erők iránya ellentétes, hiszen az erőmérőket ellentétes irányban húzzuk. Két test mechanikai kölcsönhatásában mindig két erőhatás lép fel, ezek - egyenlő nagyságúak, - ellentétes irányúak, és - egyik az egyik testet, másik a másik testet éri. Ez a megállapítás a hatás-ellenhatás törvénye. Nézz utána a könyvtárban! 1. Milyen elven működnek az űrrakéták? 2. Elhagyta-e már űrhajó a Föld környezetét? Ha igen, merre járt? 3. Elhagyta-e már űrhajó a Naprendszert? 4. Ki volt az első űrhajós? Volt-e magyar űrhajós? 5. Járt-e ember a Holdon? Ha igen, ki és mikor? Gondolkozz és válaszolj! 1. Egy székhez kötött gumiszálat megnyújtottak Mi az izomerő ellenereje? Mi a rugalmas erő ellenereje a gumiszál egyik, illetve másik végénél? Készíts

vázlatrajzot, és ebbe rajzold be az erővektorokat! 2. Rajzold le, hogy a mindkét végén alátámasztott rugalmas lemez a rajta levő labda hatására lehajlik Rajzold be és nevezd meg a labda és a lemez kölcsönhatásában fellépő erőket (nyíl és támadási pont)! 3. Engedd el a felfújt, nyitott "szájú" léggömböt! Mi történik vele és miért? 4. Miért "rúg" hátra a puska elsütéskor? 3. 4 Több erőhatás együttes eredménye Amikor egy testet csak egy erőhatás ér (pl. szabadon esik), akkor a test mozgásállapota megváltozik Sokszor tapasztaljuk azonban, hogy egy testet egy időben több erőhatás ér és a test mozgásállapota nem változik. Ez csak úgy lehet, ha a testet érő erőhatások "kiegyenlítik" egymást. Ha a testet érő erőhatások "kiegyenlítik" egymást, azt mondjuk, a test egyensúlyi állapotban, röviden egyensúlyban van. Az egyensúlyban levő test vagy nyugalomban van, vagy egyenes

mentén változatlan sebességgel mozog (egyenes vonalú egyenletes mozgást végez). Az egyensúlyban levő testet érő erőhatásokról is szokás azt mondani, hogy egyensúlyban vannak Mikor van két erőhatás egyensúlyban? Egy kiskocsit lehet két rugós erőmérővel úgy húzni, hogy a kocsi nyugalomban marad. Ilyenkor a két erőmérőt egy vízszintes egyenes mentén, ellentétes irányba kell húzni. Nyugalom esetén a két erőmérő egyenlő nagyságú erőket jelez. Egy kiskocsit a két rugós erőmérővel úgy is lehet húzni az asztalon, hogy a kocsi változatlan sebességgel mozogjon, tehát ne változzon a mozgásállapota. A két erőmérő ilyenkor is egyenlő nagyságú és ellentétes irányú erőhatást jelez. Két erőhatás akkor van egyensúlyban, ha: - egyenlő nagyságú, - egy egyenesben van és ellentétes irányú, valamint - ugyanazt a testet éri. Van-e olyan test, amelyet külső hatás nem ér? (Ha egy test egyensúlyban van, akkor úgy mozog,

mintha egyetlen erőhatás sem érné. Ha volna olyan "magára hagyott" test, amelyet nem ér erőhatás, akkor az egyenes vonalú egyenletes mozgást végezne. Magára hagyottnak tekinthető az a test, amely a naprendszerektől olyan távol van, ahol a gravitációs mező hatása már elhanyagolhatóan kicsi.) 19 - A gravitációs erő, a tartóerő és a súly A nyugvó testet érő gravitációs erőhatással legtöbbször az alátámasztás vagy felfüggesztés tart egyensúlyt. Ilyenkor a test súlyával nyomja az alátámasztást, vagy húzza a felfüggesztést. Mint látjuk itt három különböző erőhatás, szerepel, amelyeket három különböző erő (F-g; F-tartó; F-s.) jellemez A nyugalomban levő testeknél ez a három erő egyenlő nagyságú és a gravitációs erő meg a súly még egyenlő irányú is. Ezért gyakran összetévesztik ezeket. A tévedés elkerülhető, ha megfigyeljük, hogy melyik erőhatást mi fejti ki, hol van a támadáspontjuk és

mire hatnak. A gravitációs erő a gravitációs mező által a testre kifejtett erőhatás jellemzője. Támadáspontja a test belsejében van, legtöbbször a test középpontjában. Iránya függőleges a Föld felé A tartóerő az alátámasztás vagy a felfüggesztés által a testre kifejtett erőhatást jellemzi. Támadáspontja az érintkező felületek középpontjában van Iránya függőleges felfelé. A súly a test által az alátámasztásra vagy felfüggesztésre kifejtett erőhatás jellemzője Támadáspontja az érintkező felületek középpontjában van. Iránya függőleges a Föld felé Mi a súlytalanság? (A szabadon eső testnek nincs súlya, mert nincs sem alátámasztva, sem felfüggesztve. A súlytalanság állapotában a gravitációs mező hatására - a testek növekvő sebességgel esnek a Föld felé. A súlytalanság tehát nem hatásmentes állapot. A Föld körül keringő űrhajó másodpercenként kb 8000 m utat tenne meg az érintő egyenes

irányában, ha a gravitációs mező nem vonzaná a Föld felé. Eközben annyit távolodna el a Föld görbült felszínétől, amennyit a szabadesés közben ez alatt közeledik a felszínhez. így az űrhajó valójában”körbeesi" szabadon a Földet, tehát súlytalansági állapotban van.) 20 - Mit mutat a rugós erőmérő? A rugós erőmérő a rugalmas erő nagyságát mutatja. A rugós erőmérő és a rajta nyugalomban függő test kölcsönhatásban van egymással. Ebben a kölcsönhatásban az erő és ellenerő a test súlya és a rugalmas erő Mivel ezek egyenlő nagyságúak, az erőmérőről leolvasott érték a test súlyának nagyságát is megadja. Az erőmérőn nyugalomban levő testet két erőhatás éri: a gravitációs mező és a rugó hatása. Ezek "kiegyenlítik" egymást így a rugalmas erő és a gravitációs erő is egyenlő nagyságú. Az erőmérőről tehát a rajta nyugalomban függő testet érő gravitációs erőhatás

nagysága is leolvasható. Mi történik, ha a testet érő erőhatások nincsenek egyensúlyban? Egy test mozgásállapota csak a testet érő erőhatások következtében változhat meg. Lehet egy kiskocsit úgy is húzni, hogy a két ellentétes irányú erőhatás nem egyenlő nagyságú. Ilyenkor a kocsi gyorsulva mozog a nagyobb erőhatás irányában. Ha a testet érő erőhatások nem egyenlítik ki egymást, akkor a test mozgásállapota változik (Ez a változás létrehozható egyetlen erőhatással is. Ennek a helyettesítő erőhatásnak ugyanaz a következménye, mint eredetileg az összes erőhatásnak együttesen volt. A helyettesítő erőt szokás eredőerőnek is nevezni) Figyeld meg! 1. Sokszor egyszerűbb az erőhatás helyett erőt mondani Ezt azonban csak akkor szabad, ha nem okoz félreértést. 2. A gravitációs erő, a tartóerő és a súly elnevezést különböző könyvekben nem azonos módon használják Ezért mindig tisztázni kell, hogy a használt

könyv mit hogyan nevez. Gondolkozz és válaszolj! 1. Az asztalodon nyugvó könyvet milyen erőhatások érik? Mi fejti ki ezeket? Mit tudsz az ezeket jellemző erőkről? 2. A mindkét végén alátámasztott rugalmas lemez meghajlik a rá helyezett golyó miatt Készíts ábrát és rajzold be a golyót érő erőket a betűjeleikkel együtt! Készíts egy újabb ábrát és ebbe a golyó és a lemez kölcsönhatásában fellépő erőket, rajzold be betűjeleikkel együtt! 3. Egy szekrényt arrébb tolunk Milyen erőhatások érik közben a szekrényt? Milyen erők egyenlítik ki egymást ezek közül? Milyen irányú a súrlódási erő a szekrény mozgásához képest? 4. Miért tudja a ló megindítani a szánkót, hiszen amekkora erővel a ló húzza előre a szánkót, ugyanakkora erővel húzza vissza a szánkó a lovat? Miért félrevezető így a kérdés? Fogalmazd meg jól a kérdést! Miért tud a ló előre haladni, hiszen a szánkó visszafelé húzza? 3. 5 A

testek tehetetlensége és tömege Mi a tehetetlenség? A testek mozgásállapota csak a környezetük hatására változhat meg. A nedves bőrlabdát nehezebb elrúgni, mint a szárazat. A megrakott teherautó nehezebben gyorsul, mint az üres Az egyik testnek nehezebb megváltoztatni a sebességét, mint egy másiknak. Arról a testről, amelynek nehezebb megváltoztatni a sebességét azt mondjuk, tehetetlenebb, mint a másik. Két test tehetetlenségét úgy lehet összehasonlítani, hogy az azonos feltételek között létrejött sebességváltozásaikat hasonlítjuk össze. Két test közül annak nagyobb a tehetetlensége, amelyiknek azonos feltételek között kisebb mértékben változik meg a sebessége. Ha két test sebessége - azonos feltételek között - egyenlő mértékben változik meg, akkor a két test tehetetlensége egyenlő. A tömeg a test tehetetlenségének a mértéke. A tehetetlenség a testek egyik tulajdonsága. A testek tehetetlenségét egy

mennyiséggel, a tömeggel jellemezzük. Jele: m Ha megadunk egy testet, amelynek tehetetlenségét egységnyinek választjuk, akkor a többi test tehetetlenségét ehhez lehet viszonyítani. Régen az 1 dm3, 4 C hőmérsékletű vizet választották egységnyi tehetetlenségűnek és így egységnyi tömegűnek. A tömeg mértékegységének kilogramm a neve és kg a jele A gyakorlatban használt tömegegység még a gramm (g) és a tonna (t) is. 22 - A tömeg meghatározása a test súlyából Rugós erőmérővel meg tudjuk mérni a különböző tömegű nyugvó testek súlyát. Méréssel megállapítható, hogy az egyenlő tömegű testek súlya is egyenlő. A kétszer, háromszor, négyszer akkora tömegű testek súlya pedig kétszer, háromszor, négyszer nagyobb. így a nyugvó testek súlyának ismeretében következtetni lehet azok tömegére. 102 cm3 víz súlya 1 N. Az 1 dm3 víz ennek közel tízszerese, így súlya is közel tízszer, pontosan 9 81-szer akkora. 1

dm3 víz tömege 1 kg Az 1 kg tömegű víznek tehát 9, 81 N a súlya Általában igaz az, hogy egy, a Föld közelében, nyugalomban lévő test newtonban mért súlyának a mérőszáma 9, 81-szor akkora, mint a kilogrammban mért tömegének a mérőszáma. (Mi az átszámításoknál az egyszerűség kedvéért 10-zel fogunk számolni). Ha ismerjük egy test súlyát newtonban, akkor a mérőszámát tízzel osztva megkapjuk a kilogrammban mért tömeg mérőszámát (például, ha F = 1 N, akkor m = 0, 1 kg, vagy ha F = 10 N, akkor m = 1 kg, stb.) Tömegmérés egyenlő karú mérleggel. Az egyenlő karú mérleg, ha serpenyőit egyenlő tömegű testekkel terheljük, egyensúlyban marad. A nagyobb tömegű testtel a serpenyő lesüllyed. Ismert tömegű testek megfelelő sorozatából mindig összeválogatható annyi az egyik serpenyőbe, hogy egyensúlyba hozza a mérleget, ha az ismeretlen tömegű test a másik serpenyőben van. Ilyen esetben az ismert testek tömegének

összege egyenlő a másik serpenyőben levő test tömegével Nézz utána a lexikonban! 1. Hogyan határozzák meg most a tömeg mértékegységet? Miért volt szükség a változtatásra? 2. Van-e különbség az 1 dm3 és az 1 liter térfogat között? Gondolkozz és válaszolj! 1. Mennyi 3 dm3 víz tömege és súlya? 2. Lehet-e különböző súlyú testeknek egyenlő a tömege? Lehet-e egyenlő súlyú testeknek különböző a tömege? 3. Lehet-e különböző anyagú testeknek egyenlő a tömege? 4. Lehet-e a súlytalanság állapotában tömeget mérni? Ha igen, akkor hogyan? 5. Egy 40 kg tömegű láda és egy 600 N súlyú ember közül: - melyiknek nagyobb a súlya? - melyik nyomja nagyobb erővel a földet? - melyiknek nagyobb a tehetetlensége? - melyiknek nagyobb a tömege? - mekkora térfogatú víznek egyenlő a tömege a láda, illetve az ember tömegével? - mekkora térfogatú víznek egyenlő a súlya a láda, illetve az ember súlyával? 3.6 A sűrűség Az

anyag egyik fajtája részecske-felépítésű. Ha egyenlő térfogaton belül ugyanolyan részecskéből több van, akkor azok sűrűbben helyezkednek el, mintha kevesebben volnának. Két egyenlő nagyságú térrészben akkor is különbözhet az anyag sűrűsége, ha ugyanannyi részecske van bennük, de az egyik helyen levő részecskék nagyobb tömegűek. A nagyobb sűrűségnek más oka is lehet, de az mindig igaz, hogy: a nagyobb sűrűségű anyagból ugyanakkora térfogatúnak nagyobb a tömege, mint a kisebb sűrűségűnek. A sűrűség, mint mennyiség Az egyenlő térfogatú testek közül annak nagyobb a sűrűsége, amelyiknek nagyobb a tömege. A különféle anyagok sűrűségének összehasonlításához célszerű a belőlük egységnyi térfogatú részek tömegét meghatározni. Ezt úgy kaphatjuk meg, ha a test tömegét elosztjuk a test térfogatának mérőszámával. A test anyagának sűrűségét, mint mennyiséget úgy kapjuk meg, hogy a test tömegét

elosztjuk a test térfogatával. A sűrűség jele: q (q görög betű, olvasd: ró) Tehát: Sűrűség = tömeg/térfogat, q = m/V A sűrűség mértékegységei: kg/m3 és g/cm3 Figyeld meg! 1. Az anyag egy tulajdonságának és az azt jellemző mennyiségnek is sűrűség a neve Ilyenkor a mondat többi részéből lehet észrevenni, hogy az adott esetben melyiket jelöltük ezzel a szóval. 2. A kg/m3 kisebb mértékegység, mint a g/cm3: 1 kg/m3=1000 g/1000000 cm3= 1/1000 g/cm3 A g/cm3 ezredrésze egyenlő a kg/m3-rel. 3. A q = m/V egy kijelölt osztás, ahol a mérőszámok eloszthatók Az osztás eredménye lesz a sűrűség mérőszáma. A mértékegységek (kg és m3 vagy g és cm3) osztását csak jelölhetjük Oldjunk meg feladatokat! 1. Mekkora a sűrűsége a fenyőfának, ha 2 m3 belőle 1000 kg tömegű? (Célszerű kigyűjteni a feladat adatait és kijelölni a kérdést.) m= 1000 kg V= 2 m3 q=? A feladat megoldható következtetéssel: 2 m3 tömege 1000 kg 1 m3 tömege

1000/2 kg = 500 kg q = 500 kg/m3 A feladat megoldható képlettel: q= m/V = 1000 kg/2 m3 = 500 kg/m3 2. Mekkora a tömege a 10 m3 térfogatú tartályt teljesen megtöltő alkoholnak? (A táblázatból kikereshető az alkohol sűrűsége.) V= 10 m3 q= 790 kg/m3 m=? A feladat megoldható következtetéssel: 1 m3, 790 kg sűrűségű anyag tömege 790 kg, 10 m3, 790 kg/m3 sűrűségű anyag tömege 10 * 790kg. m= 7900kg A felddat megoldható képlet alapján is: q=m/V m= V*q = 10 m3 790 kg / m3= 10790 m3 kg/m3 = 7900 kg. A 10 m3, 790 kg/ m3 sűrűségű anyag tömege 7900 kg. Figyeld meg a kétféle megoldás hasonlóságát! 3. Mekkora 4350 kg tömegű és 870 kg/m3 sűrűségű olaj térfogata? m = 4350kg q = 870 kg/m3 V=? A feladat megoldható következtetéssel: 870 kg tömegű olaj térfogata 1 m3 4350 kg tömegű olaj térfogata 4350/ 870 m3 = 5 m3 V = 5 m3 870 Képlettel: q= m/V V= m/q V= m/q = 4350 kg/ 870 kg/ m3 = 5 kg/kg/m3 =5 m3 kg/kg/m3 = kg*m3/kg = m3 Figyeld meg,

hogy a három mennyiségből bármelyik kiszámítható a q = m/Vképlet alapján, ha a másik kettőt ismerjük. Gondolkozz és válaszolj! 1. Három egyenlő térfogatú test közül az egyiknek kétszer, a másiknak ötször akkora a tömege, mint a harmadiknak. Mit tudsz a testek sűrűségéről? 2. Három egyenlő térfogatú test közül melyiknek a legnagyobb és melyiknek a legkisebb a tömege, ha a testek anyaga alumínium, gránit és öntöttvas. (Használd a táblázatot!) Mit tudsz ezeknek a testeknek a súlyáról? 3 Három egyenlő tömegű test közül az egyik anyaga alumínium, a másiké gránit és a harmadiké öntöttvas. Melyik test térfogata a legkisebb és melyiké a legnagyobb? Számítsd ki! 1. Egy tartálykocsi térfogata 50 m3 A benne levő 35500 kg tömegű benzin teljesen megtölti Mekkora a benzin sűrűsége? 2. A 92 tonnás jéghegy térfogata 100 m3 Mekkora a jég sűrűsége? 3. A vörösréz sűrűsége 8900 kg Mekkora a tömege egy 0,2 m3

térfogatú vörösréz tömbnek? 4. Mekkora a tömege 20 dm3 térfogatú ólomnak? (Használd a táblázatot!) 5. Mekkora a térfogata egy 8100 kg tömegű tömör alumínium hengernek? 6. Mekkora a térfogata 1400 kg olajnak? II. Energia, munka, hő 1. A testek melegítőképessége és az energia 1. 1 Hogyan lehet egy testet melegíteni? A meleg víz felmelegíti a bele helyezett hidegebb testet. Az égő gáz forró lángja felmelegíti a fölé helyezett edényt, a meleg edény pedig a benne levő hidegebb vizet. A gyakorlati életben legtöbbször úgy melegítjük a testeket, hogy melegebb környezetbe helyezzük azokat. A melegebb testek képesek felmelegíteni a velük érintkező hidegebb testeket. Ezt úgy mondjuk, hogy a testeknek melegítőképességük van Egy testnek annál nagyobb a melegítőképessége, minél nagyobb a tömege és minél magasabb a hőmérséklete. A kalapáccsal ütött szög felmelegszik, pedig a kalapács nem meleg. A kalapácsnak nemcsak

"melegsége", hanem mozgása miatt is van melegítőképessége. Ha tenyereidet összedörzsölöd, azok is felmelegszenek Csúszás közben a csúszó test és az is, amelyiken csúszik, felmelegszik. Ezek a tapasztalatok azt igazolják, hogy a testeknek mozgásuk miatt is van melegítőképességük. Egy mozgó testnek annál nagyobb a melegítőképessége, minél nagyobb a tömege és a sebessége. A megfeszített rugó képes felgyorsítani egy testet. így a felgyorsított testnek mozgása miatt lesz melegítőképessége. A megfeszített rugó tehát meg tudja növelni a testek melegítőképességét A rugó annál nagyobb ilyen változást képes létrehozni, minél erősebb és minél jobban meg van feszítve. Valamilyen okból minden testnek van melegítőképessége. A különböző testeknek ez a képessége különböző nagyságú lehet 1. 2 Az energia és megváltozása A testek tulajdonságait, képességeit mennyiségekkel jellemezzük. A

melegítőképességet is célszerű egy mennyiséggel jellemezni Azt a mennyiséget, amellyel megadjuk, hogy mekkora egy test melegítőképessége, energiának nevezzük. Az energia jele: E. Ezt az elnevezést alkalmazva, azt mondjuk, hogy: a megfeszített rugónak, a mozgó testnek, a meleg víznek, stb. energiája van. A megfeszített rugó energiáját rugalmas energiának (E-r) nevezzük A jobban megfeszített rugónak tehát nagyobb a rugalmas energiája. A mozgó test energiájának mozgási energia (E-m) a neve Ha egy test sebessége nő, akkor a mozgási energiája is nagyobb lesz. Melegítésnél a test belsejében levő részecskék rendezetlen mozgása változik meg. A test részecskéinek rendezetlen mozgásával kapcsolatos energiát ezért belső energiának (E-b) nevezzük. Melegítés közben tehát nő a test belső energiája, hűlés közben pedig csökken Hogyan változik a testek energiája kölcsönhatás közben? Amikor a meleg vízzel telt poharat hideg vízbe

tettük, a meleg víz lehűlt, a hideg víz felmelegedett. Mindkettőnek megváltozott az állapota. Ezt a változást hőmérsékletük megváltozása jelezte A meleg víznek, ha csökken a hőmérséklete, kisebb lesz a belső energiája. A hideg víznek, ha nő a hőmérséklete, nagyobb lesz a belső energiája. Termikus kölcsönhatás közben a melegebb testnek csökken, a hidegebbnek nő a belső energiája. Ha mozgó golyónyugvó golyónak ütközik, mindkettőnek megváltozik az állapota. Ezt a változást sebességeik, megváltozása jelzi. A nyugvó golyó felgyorsul, a mozgó lelassul Változik mozgási energiájuk is, a lassuló golyóé csökken, a gyorsulóé nő. Amikor a megfeszített rugó ellöki a golyót, megváltozik mind a rugó, mind a golyó állapota. Ezt a változást a rugó alakjának (feszítettségének), illetve a golyó sebességének változása jelzi Az állapotváltozással együtt változik mindkét test energiája is. A rugó rugalmas energiája

csökken, a golyó mozgási energiája nő. A vizsgált kölcsönhatások közben mindkét test állapota, így energiája is megváltozott Az egyik test energiája csökkent, a másiké nőtt. Megállapították, hogy kölcsönhatás közben amennyivel nő az egyik test energiája, ugyanannyival csökken a másiké. Ez az energia-megmaradás törvénye Gondolkozz és válaszolj! 1. Mit kell, tesz rugós puskával, mielőtt lőni akarunk vele? Miért? 2. Mi melegíti fel jobban a kanalat, egy kanálnyi vagy egy csészényi forró tea? Miért? Válaszod fogalmazd meg az energia szó használatával is! 3. Miből vehetjük észre, hogy az elektromos áramnak is van energiája? 4. Milyen energiája lehet egy gumilabdának? 5. Van-e belső energiája a hónak? 6. Milyen energiája van minden testnek? 7. Hogyan lehet egy autó mozgási energiáját növelni? Hogyan lehet csökkenteni? 8. Lehet-e két különböző tömegű testnek egyenlő a mozgási energiája? 9. A rugós óra 48 óra

alatt "jár le" Hogyan változik közben a rugó energiája? 10. Egy rugó visszanyerte eredeti alakját Van-e rugalmas energiája? Milyen energiája van? 11. Miből állapítható meg, hogy egy testnek csökkent az energiája? Többféle esetre és lehetőségre gondolj! 1. 3 A munka "Én őt dicsérem csak, az élet anyját; Kitől jövendő győzelmünk ered. A munkát dalolom, s ki a szabadság Útjára visz gyász és romok felett." (Juhász Gyula: A munka) A köznapi életben a hasznos tevékenységet nevezik munkának. A fizikában a munka elnevezést más értelemben használjuk. A súlylökő a golyót nagy erővel és hosszú úton gyorsítja, mielőtt elengedné Ilyenkor a golyó mozgásállapota megváltozik, mozgási energiája nő. Fűrészelés közben nagy erővel kell húzni a fűrészt, hogy az mozogjon. A súrlódás miatt a fűrész és a fa is felmelegszik, belső energiájuk nő Az ellökött test a súrlódás miatt lassul, majd megáll.

Ilyenkor a mozgási energiája csökken, belső energiája - az érintkező másik testével együtt - nő. Az ilyen folyamatokra az a jellemző, hogy erőhatás és az erő irányában történő elmozdulás közben a résztvevők energiája változik. A fizikában azokat a folyamatokat nevezzük munkavégzésnek, amelyben a testet erőhatás éri és közben a test elmozdul az erő irányában. Munkavégzés közben a testek állapota és így energiája is megváltozik. A munkavégzés közben bekövetkező energiaváltozást munkának nevezzük A munka energiaváltozás, ami erőhatás miatt, az erő irányában történő elmozdulás közben jön létre. A munka jele: W. Mikor nagyobb a munka? Egy testen végzett munka egyenlő a test energiájának megváltozásával. A munka akkor nagyobb, ha nagyobb energiaváltozással jár. Ha a hőmérő tartályát szövött szorítva mozgatjuk, akkor a hőmérő felmelegszik A kétszer, háromszor nagyobb hőmérséklet-növekedés

ugyanannál a testnél, a belső energia kétszer, háromszor nagyobb növekedését jelzi. A belső energia megváltozásából pedig következtetni lehet a súrlódási munka nagyságára. A felmelegedés és így a belső energia megváltozása, tehát a súrlódási munka is annál nagyobb, minél hosszabb úton súrlódik a hőmérő. A hőmérő ugyanakkora úton súrlódva is nagyobb változást jelez, ha úgy szorítjuk oda a szövethez, hogy nagyobb erővel kelljen húzni. Az ilyen változást pontosabban lehet mérni, például úgy, ha a hőmérő tartályára egy kifúrt parafa dugót szorítunk, és azt forgatjuk. Ha a dugó körülfordulásainak számát azonos körülmények között kétszeresére, háromszorosára növeljük, akkor a hőmérséklet megváltozása is kétszer, háromszor nagyobb lesz. Ez azt jelenti, hogy a közben végzett munka is kétszer, háromszor nagyobb. Megállapítható: ha az erő nagysága állandó, és az irányában történő elmozdulás

kétszer, háromszor nagyobb, akkor a végzett munka is kétszer, háromszor nagyobb. Ha a dugót jobban rászorítjuk a hőmérőre, nehezebb lesz forgatni. Amikor nagyobb erővel forgatjuk a dugót, nagyobb hőmérséklet-változás jön létre, mint amikor kisebb erővel forgattuk körül ugyanannyiszor. Megállapítható az is: ha az erő irányában történő elmozdulás ugyanakkora, de az erő kétszer, háromszor nagyobb, akkor a végzett munka is kétszer, háromszor nagyobb. Munkavégzés közben nemcsak a test belső energiája változhat meg. Megváltozhat a testmozgási energiája, rugalmas energiája, stb is A munka minden esetben energiaváltozás, ami az erő és az erő irányában történő elmozdulás szorzataként számítható ki: Munka = erő * elmozdulás. W = F * s. A munka mértékegysége a joule (olvasd: dzsul). Jele: J 1 J a munka például, ha az erő 1 N és az irányában történő elmozdulás 1 m. 1 J = 1 N * 1 m = 1 Nm. Az energia mértékegységét

Joule (1818-1889) angol fizikus tiszteletére nevezték el. Szokás még a J ezerszeresét a kJ-t is mértékegységként használni, például 6000 J = 6 kJ. A mennyiségeket és a megváltozásaikat is ugyanazzal az egységgel lehet megadni (pl. a víz hőmérséklete T = 21 C fok, illetve: a víz felmelegedett delta T = 5 C fokkal.) Mivel a munka energiaváltozás, az energiának és a munkának is joule (J) a mértékegysége. Gondolkozz és válaszolj! 1. Egy ember kiskocsit húz Végez-e munkát? Miért? 2. Egy tanuló hátizsákkal a hátán egyhelyben áll Végez-e közben munkát? Miért? 3. Egy golyó az asztalon gurul Végez-e rajta munkát a gravitációs mező? 4. Milyen két feltétele van a fizikai értelemben vett munkavégzésnek? Oldjunk meg feladatokat! 1. Egy ló 300 N erővel 100 m távolságra vontat egy fatörzset Mekkora munkát végez? F = 300 N. S = 100 m. W =? Következtetéssel: 1 N erővel 1 m úton 1 J a munka. 300 N erővel 1 m úton 300 * 1 J a

munka. 300 N erővel 1000 m úton 100 * 300 1 J a munka. Tehát: W = 30000 J = 30 kJ. Képlettel: W = F * s = 300 N 100 m = 30000 Nm = 30000 J = 30 kJ. 2. Mekkora erővel tolta az asztalos a gyalut, ha az egy mozdulat 50 cm távolságán 30 J munkát végzett és hatszor kellett végig tolni a gyalut, hogy sima legyen a felület? S = 6 * 50 cm = 3 m. W = 6 * 30 J = 180 J. F =? Következtetéssel: 1 J munkát 1 m úton 1 N erővel; 180 J munkát 1 m úton 180 N erővel; 180 J munkát 3 m úton 180/3 N erővel lehet elvégezni: F = 60 N. Képlettel: W = F * s. F = W / s = 180 J / 3 m = 60 J/m = 60 N 3. Szántáskor egy traktor 25000 N erővel húzta az ekét Milyen hosszú úton végzett 500 kJ munkát? W = 500 kJ = 500000 J. F = 2500 N. S =? Következtetéssel: 1 J munkát 1 N erővel 1 m úton; 500000 J munkát 1 N erővel 500000 m úton; 500000 J munkát 2500 N erővel 500000 / 2500 m úton lehet elvégezni: S = 200 m. Képlettel: W = F * s. s = W / F = 500000 J / 2500 = 200 J / N =

200 m Számítsd ki! 1. Egy ló a kocsit 240 N nagyságú erővel húzza Mennyi munkát végez 3 km hosszú úton? 2. Fűrészeléskor egy húzás 40 cm hosszú elmozdulással jár A fűrészt 80 N nagyságú erővel lehet húzni Mennyi munkával lehet elfűrészelni egy fagerendát, ha 100 húzás kell az átvágásához? 3. Egy marógép kését 750 N nagyságú erővel lehet mozgatni Milyen hosszú a kés útja, ha a végzett munka 1500 J? 4. Mekkora erővel lehet 15 m úton 900 J munkát végezni? 1. 4 A mező energiája A mágneses mező képes növelni a benne levő vasgolyó sebességét. A mágneses mezőnek van energiája A mágnes felé gyorsuló vasdarab mozgási energiája nő, a mező energiája csökken. A mágneses mező energiacsökkenését a vas energianövekedése alapján meg lehet határozni. Az elektromos mező képes a papírdarabkák sebességét és így mozgási energiáját megváltoztatni. A megdörzsölt műanyag rúd elektromos mezője a

ködfénylámpát villogtatja. A mező közben úgy megváltozik, hogy másodszor már nem képes felvillantani a ködfénylámpát. Az elektromos mezőnek van energiája, amely a vele kölcsönhatásban levő testek hatására megváltozhat. A gravitációs mező a benne szabadon eső testeket növekvő sebességgel tehát növekvő mozgási energiával mozgatja a Föld felé. A gravitációs mezőnek is van energiája Ha egy test szabadon esik, mozgási energiája nő, közben a gravitációs mező energiája csökken. A feldobott test lassulva mozog, mozgási energiája csökken. Ilyenkor a vele kölcsönhatásban levő gravitációs mező energiája nő Energiája nemcsak a korpuszkuláris anyagú testeknek, hanem a mezőknek is van. Amikor a mezővel kölcsönhatásban levő test energiája nő, a mező energiája ugyanannyival csökken. Ha a test energiája csökken, a vele kölcsönhatásban levő mező energiája ugyanannyival nő. A mezők energiaváltozását legkönnyebben a

velük kölcsönhatásban levő testek energiaváltozásai alapján tudjuk meghatározni. Mitől függ a gravitációs mező energiaváltozása? (A mezőket, és így azok energiáját csak a velük kölcsönhatásban levő test tudja megváltoztatni. Ezért, például a gravitációs mező energiaváltozását (jele: delta E-g) szokás a gravitációs mező kölcsönhatási energiaváltozásának, gravitációs kölcsönhatási energiának nevezni.) a gravitációs mező energiája akkor is növekszik, ha benne egy testet egyenletes mozgással emelünk. Ilyenkor a gravitációs mező energiája annyival nő, mint amennyivel az emelést végző energiája csökken. A felemelt test energiája változatlan marad, hiszen egyenletes emelés közben a test állapota nem változik. Egyenletes emelésnél a gravitációs mező energiaváltozása egyenlő az emelési munkával: delta E-g = W-emel. Az emelési munka kiszámítható az emelő erő (F-e) nagysága és az emelés magasságának

(h) szorzataként: Delta E-g = W-emelési = f-e * h. Figyeld meg! 1. Nyugalomban, vagy egyenletes emelés közben a gravitációs erő (F-g) egyenlő nagyságú a test súlyával (F-s) és ez az emelő erővel (F-e). így az emelési munka kiszámításánál a három erő közül bármelyik nagyságával számolhatunk. 2. A mező energiájának a vele kölcsönhatásban levő test elmozdulásával bekövetkező változását többféleképpen szokás nevezni, például: helyzeti energia, magassági energia, potenciális energia, kölcsönhatási energia. Előfordul, hogy ezt az energiaváltozást az elmozduló test energiájaként említik, például: a testhelyzeti energiája. Gondolkozz és válaszolj! 1. Megváltozik-e a mágneses mező energiája, ha benne egy fadarabot mozgatunk? Miért? 2. Meg lehet-e változtatni a gravitációs mező energiáját egy fadarab elmozdításával? Miért? 3. Sorolj fel olyan változásokat, amelyekből a mezők energiaváltozásaira lehet

következtetni! 4. Milyen test segítségével lehet megváltoztatni a mezők energiáját? 5. Hogyan és mennyivel változik a mező energiája, ha a vele kölcsönhatásban levő test energiája a mező hatására csökken? 6. Hogyan változik a gravitációs mező energiája, ha egy test a Föld felszínétől távolodik? 7. Elemezd energiaváltozás szempontjából azt az esetet, amikor egy gumilabda szabadon esik, majd a földhöz ütközés után pattog! 8. A síző az egyik dombról lesiklik, majd a szemközti dombra lendületből fölcsúszik Sorold fel és hasonlítsd össze a közben bekövetkezett energia-változásokat! 9. Miért nem mindegy munkavégzés szempontjából, hogy vízszintes talajon sétálok, vagy lépcsőn megyek föl ugyanolyan távolságra? 10. Azonos térfogatú fa- és vashasáb egyenlő magasságból esik a földre Hasonlítsd össze a becsapódás előtti mozgási energiájukat! Számítsd ki! 1. Emelődaruval 2500 kg tömegű terhet 12 m magasra

emeltek Mekkora a végzett munka? Mennyivel változott a gravitációs mező energiája? 2. Mennyi munkát kell végezni ahhoz, hogy egy 20 tonna tömegű hidraulikus kalapácsot 120 cm magasra felemeljenek? 3. Egy 15 kg tömegű test felemelése közben 120 J munkát végeztek Milyen magasra emelték fel a testet? 4. Egy 50 kg tömegű fiú felment az emeletre A gravitációs mező energiája ezért 2 kJ-lal nőtt Milyen magas az emelet? 5. Egy homokos vedret kötéllel felhúztak a 8 m magasan levő állványra Te-le volt-e homokkal a veder, ha a közben végzett munka 160 J? 6. Mekkora húzóerőt kellett kibírjon az a kötél, amellyel 10 m magasra egy testet 50 kJ munkával egyenletesen emeltünk fel? 2. A testek belső energiája 2. 1 Milyen változás jön létre melegítéskor a testek belsejében? Minden testrészecske szerkezetű. Ezek a részecskék állandó, rendezetlen mozgásban vannak Kísérletekből arra lehet következtetni, hogy a melegebb víz részecskéi

élénkebben mozognak, mint a hidegebb vízé. A melegebb vízben a cukor gyorsabban feloldódik, mint a hidegebb vízben, mert részecskéi élénkebben ütögetik a cukrot. Ha a testeket melegítjük, részecskéik rendezetlen mozgása élénkül, belső energiájuk nő A testek belső energiája részecskéik rendezetlen mozgásával kapcsolatos. Ugyanannak a testnek, ha magasabb a hőmérséklete, nagyobb a belső energiája. A testek hőmérsékletváltozásából állapotuk megváltozására következtethetünk. Ezért a hőmérséklet állapotjelző Mivel a testek részecskéinek mozgását nem láthatjuk, a belső energia változására a hőmérséklet, mint állapotjelző változásából következtethetünk. 2. 2 A belső energia növelése súrlódási munkával Ha a hőmérő higanytartályát megdörzsöljük, magasabb hőmérsékletet jelez. További dörzsölés, azaz nagyobb súrlódási munka nagyobb belsőenergia-változást eredményez. A súrlódó testek

belsőenergia-változásainak összege egyenlő a súrlódási munkával. Ugyanannál a testnél a kétszer, háromszor nagyobb belsőenergia növekedést a kétszer, háromszor nagyobb hőmérséklet-emelkedés jelzi. Ez azt jelenti, hogy a belsőenergia-változás egyenesen arányos a hőmérsékletváltozással Meghatározható, hogy 1 C fok hőmérséklet-emelkedést egy adott testen mekkora súrlódási munkával lehet előidézni. Ha például 1 kg tömegű víz hőmérséklete 1 C fokkal változik, akkor a belső energia változása 4, 2 kJ Tetszőleges mennyiségű víz 1 C fokos hőmérséklet-emelkedése annyiszor 4, 2 kJ energia-változással jár együtt, ahány kilogramm a víz tömege. A nagyobb tömegű vízben ugyanis több részecske van Ezek állapotának megváltoztatása nagyobb energiaváltozással jár együtt