SZABADESÉS

MI LEGYEK? EJTŐERNYŐS? Hááááát!

Az ejtőernyősök nagy magasságban ugranak ki az őket szállító repülőgépből. Először ejtőernyő nélkül zuhannak a föld felé, majd az ejtőernyőt kinyitva ereszkednek tovább. Ekkor sebességük jelentősen csökken, és aránylag kis sebességgel érnek földet. Mi a jelenség oka? Mi jellemzi az ejtőernyősök mozgását az ejtőernyő kinyitása előtt és után?

Téma tárgyalása előtt A diákok egyik 4 fős csoportja feldolgozza Galileo Galilei életét (kb 3-5 perces előadás) Kísérlet előkészítése, majd előadása, elemzése az osztály előtt Kísérlet bemutatása (ejtőzsinórokkal vagy lejtővel, esetleg mindkettővel) A jól összeállított és jól kivitelezett órai előadásért, kísérletért tantárgyi ötös jár a csoport minden tagjának

Kísérlet leírása Egy körülbelül 2-2,5 m hosszú zsinegre kössünk egymástól egyenlő távolságra (pld 50 cm-re) kisméretű fémdarabokat, pld csavaranyákat. Egy másik zsinóron a nehezékeket a legalsó fémdarabtól mért távolsága a számok négyzetével legyen arányos (pld.1*15 cm; 4*15 cm>, 9*15 cm; 16*15 cm))

Ejtőzsinóros Kísérlet Először az egyes számú zsinórt ejtsük le. Emeljük fel a zsineg végét olyan magasra, hogy az első rákötött csavar éppen érintse a talajt, majd engedjük el a zsineg magasan tartott végét! Egyre gyorsuló ütemű koppanásokat hallunk. Vagyis a szabadon eső nehezékek az egyenlő hosszúságú utakat egyre rövidebb időtartamok alatt teszik meg. Ez igazolja, hogy a testek sebessége szabadesés közben növekszik, tehát a szabadesés gyorsuló mozgás. A második ejtőzsinórt emeljük fel a zsineg végét olyan magasra, hogy az első rákötött csavar éppen érintse a talajt, majd engedjük el a zsineg magasan tartott végét!, mely közelében egyre távolabb vannak felkötve rá a nehezékek. Ezt a zsinórt elengedve, egyenlő időközönként halljuk a koppanásokat. Azt tapasztaljuk tehát, hogy az egymást követő időegységek alatt a nehezékek által megtett út egyszer, négyszer, kilencszer, stb. akkora. Tehát a szabadon eső testek által megtett út az idő négyzetével arányos. s~t2

MEGHATÁROZÁS (ok) Ha a közegellenállás elhanyagolható, akkor a kezdősebesség nélkül leeső test mozgását szabadesésnek nevezzük. vagy Ha egy testre csak a Föld vonzóereje hat (az egyéb mozgást akadályozó hatások elhanyagolhatók), akkor a test mozgását szabadesésnek nevezzük

Nehézségi gyorsulás Mérések szerint a gravitációs gyorsulás a Föld felszínének különböző pontjain nem pontosan ugyanakkora. Értéke függ a Föld középpontjától mért távolságtól és a földrajzi helyzettől is. Pontos mérések szerint a nehézségi gyorsulás „normális” értéke 9, 80665 m/s2, de Budapesten ennél nagyobb, 9, 80850 m/s2 nagyságú. Az egyenlítő mentén: g = 9,78 m/s2 A Föld sarkain: g = 9,83 m/s2 Feladatokban többnyire elegendő egészre kerekített értékével ( g=10 m/s2) számolni. Jele: g Mértékegysége: m/s2

KIEGÉSZÍTŐ ANYAG majd később vesszük komolyan Más égitesteken a gravitációs gyorsulás értéke eltér a Földön mért értéktől A Marson 3,9 m/s2, a Holdon 1,6 m/s2, a Napon 274,6 m/s2 A gravitációs gyorsulást bármely égitesten az alábbi összefüggéssel számolhatjuk ki: g = γ ⋅ (m/r2), Tehát, ha az égitest tömege a Földének kétszerese, akkor ott a gravitációs gyorsulás is kétszer annyi lesz, ha az égitest sugara kétszerese a Földének, akkor a gravitációs gyorsulás negyede a földi értéknek.

SZERETETT KÉPLETEINK AVAGY I LOVE FIZIKA A szabadon eső test sebességét a v = g ∙ t elmozdulását a h=(g/2) ∙ t2 összefüggéssel számoljuk Amennyiben van függőleges irányú kezdősebessége a testnek, akkor a mozgást függőleges hajításnak nevezzük Ekkor a test sebességének, illetve elmozdulásának kiszámolására az előző anyagban leírtak szintén érvényesek. Azaz: v= v0+ g ∙ t s = v0∙ t+ (g/2) ∙ t2

Sebesség - idő grafikon Gyorsulás - idő grafikon A MOZGÁS GRAFIKKONJAI A mozgást három grafikonnal jellemezhetjük. Út - idő grafikon A mozgás út - idő grafikonja félparabola, mert az út és az idő között négyzetes összefüggés van. Ezt fejezi ki a négyzetes út-törvény: s = (g/2)∙t2 Sebesség - idő grafikon A mozgás sebesség - idő grafikonja egyenes, mert a sebesség és az idő között egyenes arányosság van. A függvény képének meredeksége kb. 10. A függvénygörbe alatti terület megadja a megtett utat. Gyorsulás - idő grafikon A mozgás gyorsulás - idő grafikonja a „t” tengellyel párhuzamos egyenes, mert a mozgás során a gyorsulás állandó. A függvénygörbe alatti terület megadja a sebességet.

Szabadesés út-idő grafikonja s = (g/2)∙t2

Szabadesés sebesség-idő grafikonja v=g ∙ t

Szabadesés gyorsulás-idő grafikonja g= ÁLLANDÓ

1971 – Hold – Apolló 15 David Scott a Holdon bebizonyítja Galileo Galilei állítását, miszerint a különböző tömegű testek azonos gyorsulással esnek. A légkör nélküli Holdon nem kell a levegő fékező hatásával számolnunk, így az tökéletes helyszín a szabadesés jelenségének a vizsgálatára. Scott egyik kezébe kalapácsot, másikba madártollat vett, majd azonos magasságból leejtette. A két tárgy ugyanakkor ért földet, vagyis „holdat”!!!

FELADATOK A példafeladatokat JPG file-ban találhatják meg a menüben. Házifeladat példák: -téma első óráját követően: Moór Á. Középiskolai Példatár: 92-95-ig -téma második óráját követően:Moór Á. Középiskolai Példatár: 96,103 Szorgalmi: -a téma kezdetét követő 3 hét alatt leadható a Moór Ágnes Középiskolai Példatár: 92-111-ig kidolgozva külön lapon, egy tantárgyi ötösért!!! Dolgozatban várhatóan 2-3 elméleti kérdés-meghatározás és 2-3 feladat-megoldás lesz. Dolgozat időpontja: órán kerül bejelentésre Dolgozatot követően, akik 1, 2, 3-as jegyet szereztek a dolgozatukra, 1 héten belül kötelezően leadják nekem a Moór Ágnes Középiskolai Példatár: 92-111-ig kidolgozva külön lapon! Már nem ötösért! Csak gyakorlásként!

ÉRDEKES LINKEK http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/motion (EZ UGYAN ANGOL NYELVŰ, de hát Önök jól tudnak angolul!) www.sdt.sulinet.hu http://www.szertar.com/ http://realika.educatio.hu/ http://metal.elte.hu/~phexp (kísérletek) Dr. Juhász András HA VALAKI VALAMILYEN ÉRDEKESET TALÁL A NETEN SZÓLJON NEKEM, HOGY BŐVÍTHESSÜK A LISTÁT!!!

FELHASZNÁLT IRODALOM Fizika 9-Maxim Kiadó Fizika 9- Dr. Halász Tibor-Mozaik Kiadó Fizika 9-Nemzeti Tankönyvkiadó www.sdt.sulinet.hu Ötösöm lesz fizikából-Gulyás János...-Műszaki Kiadó Fizika Középiskolásoknak - Dr. Siposs András-Korona Kiadó Fizika Mechanika - Dr. Zátonyi – Ifj. Zátonyi Fizika Szakközépiskolai Összefoglaló Feladatgyűjtemény http://metal.elte.hu/~phexp (kísérletek) Dr. Juhász András