A fizika mindenkié 2.0-Bp. Leövey Gim.
Fizika laborgyakorlatok
Megfeleltetések, analógiák mechanikai és elektromos (elektromágneses) jelenségek között.
DEMONSTRÁCIÓS KÍSÉRLETEK:
1. Rugalmatlan ütközések vizsgálata különböző tömegű és sebességű kiskocsikkal, fotokapukkal, jelfeldolgozó berendezéssel.
2. Különböző kapacitású és feszültségű kondenzátorok párhuzamos (össze)-kapcsolása.
A közös sebesség, a közös feszültség mérése. Lendület- (töltés)megmaradás vizsgálata. A mozgási és az elektromos energia.
A jelenségeket leíró összes fizikai mennyiség és megmaradási törvény megfeleltetése. Szimmetriaelvek – megmaradási törvények.
TANULÓKÍSÉRLETEK:
1. Rugón függő test csillapítatlan és csillapított harmonikus rezgésének vizsgálata erőszenzorral, NOVA 5000 Multilab programmal.
2. Elektromágneses rezgések előállítása jelgenerátorral (20 Hz – 2 Mhz), vizsgálatuk kétsugaras oszcilloszkópon. A rezonancia vizsgálata.
3. Elektromosan előállított (szintetikus) hangok és jelalakjuk oszcilloszkópon.
4. Beszédhangok elektromágneses átalakítása mikrofonnal, a hang képe.
A kísérletek az április 16 –ai országos „A fizika mindenkié 2.0” program része, amibe – két hetes időeltolódással – csatlakoznak a kárpátaljai magyar diákok. Ez a program célzatosan nem igényli az előzetes felkészülést, tanulmányokat. Megpróbálunk – valamilyen mélységben – mindent itt elsajátítani.
Elektromágneses rezgések vizsgálata
1. Oszcilloszkópon tanulmányozzuk a jelgenerátor szinuszos, háromszög- és négyszögjeleit. Változtassuk a frekvenciát, amihez az oszcilloszkóp vertikális eltérítési idejét is megfelelő módon hozzáigazítjuk.
2. Kapcsoljuk a jelgenerátort szinusz jel állásba, majd kondenzátorral „terheljük” a generátort. Mivel annak belső ellenállása elég nagy, a frekvencia növelésével – a kondenzátor kapacitív ellenállásának frekvenciával fordított arányossága miatt ( Xc=1/(2 fC) )– a szinusz jel amplitúdója csökkenni fog. A kondenzátor helyett most vasmagos tekercset kapcsolunk a generátorra. Mivel annak jellege és induktív ellenállása antiszimmetrikus a kondenzátorral ( Xc=2 fL), most a szinusz jel amplitúdója a frekvencia csökkentésével csökken.
3. A vasmagos tekercs és a kondenzátor együttes bekapcsolásával párhuzamos rezgőkört hozunk létre. Rezonancia esetén ennek impedanciája maximális, azaz ekkor terheli a generátort legkevésbé, a kimenő (szinusz)jel nagysága ekkor a legnagyobb. Határozzuk meg a rezonancia frekvenciát! (1-2-kHz-es tartományban keressük.) Húzzuk ki a vasmagot a tekercsből! Ezzel csökkentettük induktivitását, így váltóáramú ellenállását is. Határozzuk meg most a megváltozott rezonancia frekvenciát!
4. Térjünk vissza az 1. pontban leírtakra és a háromszög-, majd négyszög jeleknél először csak a kondenzátort, azután csak a vasmagos tekercset, majd mindkettőt kapcsoljuk a generátorra. Tanulmányozzuk a jelformáló (torzító) hatásukat! Most a vasmagot – annak részben kihúzásával - mozgassuk, miközben a frekvenciát is változtassuk! Érdekes jelformákat figyelhetünk meg.
Mechanikai rezgések vizsgálata
1. Rugóra függesztett nehezék függőleges (y) irányú harmonikus rezgőmozgásának vizsgálata. Nova 5000 multilab programmal, erőszenzor alkalmazásával - F(t) méréssel - a(t) vizsgálata.
Kétféle rugó és kétféle nehezék alkalmazásával T meghatározása (10 periódus méréséből viszaszámolva).
2. A rugót rövid gumi szállal összekapcsolva csillapodó harmonikus rezgést állítunk elő. A multilab programmal a szinuszos rezgés amplitúdójának exponenciális lecsengése jól látható. A felére, ill. negyedére csökkenéshez tartozó idők a kurzor nyíl megfelelő mozgatásával leolvashatók.




