4. Tömeg
1 t = 1 000 kg
1 q = 100 kg
1 kg = 100 dkg
1 kg = 1000 g
5. Idő
1 év = 365,25 nap
1 hónap = 28/29/30/31 nap
1 hét = 7 nap
1 nap = 24 h (óra)
1 h = 60 min (perc)
1 min = 60 s (másodperc)
Átváltási szabályok:
A nagyobb mértékegységhez kisebb mérőszám tartozik.
Az átváltási arányszámmal ennek megfelelően szorzunk, vagy osztunk.
Feladat:
Váltsuk át!
A. 25 cm = ? m
B. 0,7 mm = ? m
C. 1,8 dm = ? m
D. 34 km = ? m
E. 33 dm2 =? m2
F. 500 cm2 =? m2
G. 3600 mm2 = ? m2
H. 0,026 cm3 = ? m3
I. 2678 dm3 = ? m3
J. 87 mm3 = ? m3
K. 1,2 t = ? kg
L. 0,7 q = ? kg
M. 15 dkg = ? kg
N. 8765 g = ? kg
O. 1 nap = ? s
P. 1,5 h = ? s
Q. 25 min = ? s
1. Története:
A nemzetközi mértékegységrendszert 1960-tól használják.
Magyarországon 1980. óta kötelező a használata.
Előtte a műszaki életben a cgs, majd a mksA rendszer volt használatban.
Az angolszász országokban még a tradicionális mértékegységek is használatban maradtak.
A rendszer 2019. május 20-ától megváltozott: a rendszer egésze a fizikai állandókon alapszik.
2. A régi rendszer felépítése:
A. A 7 alapmennyiség:
SI alapegységek
mennyiség neve
mennyiség jele
mértékegység neve
jele
1. hossz
l (kis L)
méter
m
2. tömeg
m
kilogramm
kg
3. idő
t
másodperc
s
4. elektromos áramerősség
I (nagy i)
amper
A
5. abszolút hőmérséklet
T
kelvin
K
6. anyagmennyiség
n
mól
mol
7. fényerősség
Iv
kandela
cd
B. Kiegészítő mennyiségek:
a radiánban mért síkszög és a szteradiánban mért térszög közös neve
C. Származtatott mennyiségek:
olyan mennyiségek, amelyeknek az értékét az alapmennyiségeket tartalmazó képletek segítségével határozhatjuk meg.
1. A fizikai mennyiségek használatával kapcsolatos alapfogalmak: fizikai mennyiség:
a fizikában használt olyan mennyiségi jellemző, amelynek az értéke mérhető, vagy számolható
pl.
hosszúság fizikai mennyiség jele:
a fizikai mennyiség nevének rövidítésére használt jelölés
pl.
l = length
Mivel nyomtatásban ezt össze lehet keverni az egyes számjeggyel ezért inkább L-et használnak angolszász nyelvterületet a hosszúság jelölésére. index:
a fizikai mennyiségek megkülönböztetésére szolgáló jobb alsó sarokban szereplő jelölés
pl.
L0 = kezdeti hossz változás jele (delta = Δ):
a végérték mínusz a kezdeti érték
pl.
ΔL = L1 - L0 összegzés jele (szumma = Σ (nagy szigma)):
az egyes értékek összege
pl.
ΣL = L1 + L2 + L3
mértékegység:
valamely mennyiségi jellemző egységnyinek (etalonnak) választott nagysága
pl.
hossz esetén legyen az egység a méter mértékegység jele:
valamely fizikai mértékegység nevének rövidítésére használt jelölés
pl.
méter esetén m prefixum (előtétszó):
tíz hatvánnyal való szorzást jelöl
pl.
cm = centiméter = egyszázad méter
mérőszám:
az a konkrét számérték, amely megmutatja, hogy a mért mennyiség hányszorosa a mértékegységnek.
lehet elméleti és mért érték is.
pl.
L = 12cm
Nagyon nagy és nagyon kicsi számok esetén a mérőszámot normál alakban célszerű megadni. tűrés:
az a megengedett maximális érték, amellyel a mért érték eltérhet az elméleti értéktől
pl.
L = 10cm ± 2cm
mérés:
a mérendő dolog mennyiségi jellemzőjének összehasonlítása a mértékegységgel mérőeszköz:
a mérés elvégzéséhez használt eszköz mérési eljárás:
a mérés elvégzésének folyamata, amely a mérés menetének lépéseit tartalmazza mérési jegyzőkönyv:
a mérési eredményeket és ezek kiértékelését tartalmazó dokumentum mérési hiba:
a mérést befolyásoló tényezők hatására a mérési eredmények eltérése a zavarmentes mérési értéktől
2. A fizikai mennyiségek fajtái:
A. A matematikai jelleg szerint:
skalár mennyiség|skaláris mennyiség: olyan fizikai mennyiség, amelynek csak nagysága van, de iránya nincs (skálán = számegyenesen helyezkednek el)
vektor mennyiség|vektoriális mennyiség: olyan fizikai mennyiség, amelynek nagysága és iránya is van
B. Az elfogadottság jellege szerint:
szabványos mértékegység: olyan mértékegység, amelyet nemzetközileg elfogadtak
nem szabványos mértékegység: olyan történelmileg kialakult mértékegység, amelyet csak bizonyos régióban használnak, illetve csak bizonyos történelmi időszakban használtak
A világ felépítésére és működésére vonatkozó kijelentések egy része igaz, másik része hamis.
A valóság a világ azon része, amelyekre vonatkozóan igazolható kijelentéseket tudunk tenni.
pl.
A Nap keleten kel és nyugaton nyugszik.
Nyáron melegebb van, mint télen.
A villámlást dörgés követi és sohasem fordítva.
A valóság megismerésének az első lépése a megfigyelés.
Megfigyeljük mi van és mi nincs a környezetünkben.
Megfigyeljük mi milyen a környezetünkben.
Megfigyeljük mi mihez hasonló a környezetünkben.
Megfigyeljük mivel mikor és hol mi történik a környezetünkben.
Ha a megfigyelést (tapasztalatszerzést) tervszerűen, laboratóriumi körülmények között végezzük, akkor kísérletről beszélünk. A kísérletek elméletek és törvényszerűségek igazságtartalmának vizsgálatára vonatkoznak. De ne rohanjunk ennyire előre! Nézzük a részleteket!
A megfigyelésen alapszik az általánosítás és a megnevezés.
Azért, hogy mindenki ugyanazt értse egy adott fogalmon, ezért az adott fogalmat meg kell határozni (definiálni kell). A meghatározást definíciónak is nevezik.
pl. TÉR = a dolgok egymásmellettiségét térnek nevezzük. IDŐ = az események egymásutániságát időnek nevezzük.
Érdekesség:
A fizikában a legtöbb fogalom párokat alkot. (Ez a valóság duális szerkezetére utalhat).
MOZGÁS = a dolgok helyzetének, illetve helyének megváltozását mozgásnak nevezzük. NYUGALOM = a dolgok helyzetének, illetve helyének állandóságát nyugalomnak nevezzük.
TEST = olyan áthatolhatatlan, zárt térrész, amelyet adott tulajdonságú anyaghalmaz tölt ki. MEZŐ (ERŐTÉR) = olyan áthatolható, nyitott térrész, amely az adott testet veszi körbe és csak közvetve érzékelhető.
A fizika mint tantárgy elméletekbe szőtt törvényekről és ezek alkalmazásáról szól.
ELMÉLET = olyan feltevés (hipotézis), amely megmagyarázza miért történnek úgy az események, ahogyan megfigyeljük őket. Az elméletek (tudományos paradigmák) egy ideig elfogadottak, majd a jobb elmélet leváltja őket. TÖRVÉNYEK = olyan bizonyított kijelentések, amelyek a hogyan történnek a dolgokra vonatkoznak.
Mérhető tulajdonság keresése:
tér esetén a hosszúság a mérhető tulajdonság
idő esetén az időtartam a mérhető tulajdonság.
A mérhető tulajdonságok mellett vannak olyan tulajdonságok is,
amelyeket ki tudunk számolni. Ezeket számítható tulajdonságoknak hívjuk.
pl.
felszín-, térfogatszámítás, sebességszámítás.
A mérhető és a számítható tulajdonságokat fizikai mennyiségeknek (fizikai paramétereknek) nevezzük.
A fizikában a törvényeket feltételes kijelentések formájában szokás megfogalmazni. Ezeknek a szerkezete a következő:
HA feltétel, AKKOR következmény.
HA a test ilyen és ilyen mozgást végez, AKKOR ilyen és ilyen paraméterei között ilyen és ilyen mennyiségi kapcsolat van.
Mennyiségi kapcsolatok fajtái: egyenes arányosság:
ha az egyik mennyiség kétszeresére, háromszorosára nő, akkor a másik
mennyiség is kétszeresére, háromszorosára nő. Hányadosuk állandó. fordított arányosság: ha az egyik mennyiség kétszeresére, háromszorosára nő, akkor a másik mennyiség felére, harmadára csökken. Szorzatuk állandó.
pl.
Ha egy test egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, akkor a megtett út és a megtételéhez szükséges idő egyenesen arányos egymással, vagyis a hányadosuk állandó.
A feltétel meghatározza a törvényszerűség vagy az elmélet érvényességi körét.
pl.
A Newton mechanika csak a kis sebességgel mozgó testekre vonatkozik. Einstein relativitáselmélete viszont már kiterjed a nagy sebességekre is.
1. Vallásos (archaikus) világnézet:
kezdetben: mágikus (a világot külső erők irányítják).
majd: mitolologikus (a világ működését az istenek sokasága biztosítja).
Milyen tudományokat ismerünk?
A tudományokat csoportosítani nem könnyű dolog, a sok-sok átfedés miatt.
Természettudományok:
Magyarázó jellegűek:
Fizika
Kémia (félig meddig leíró, megnevező jellegű)
Leíró-megnevező jellegűek:
Csillagászat (a fizikának és a földrajznak is részét képezheti)
Földrajz
Biológia
Műszaki tudományok:
Matematika
Informatika
Mérnöki tudományok
Orvostudományok
Társadalomtudományok:
Filozófia
Nyelvtudományok
Történelemtudományok
Közgazdaság-tudományok
Jog- és politikatudományok
Pszichológiatudományok
Szociológiatudományok
Pedagógiatudományok
Megállapítás:
Tehát a fizika olyan természettudomány, amelyik magyarázó jellegű és a kémiával szoros kapcsolatban van.
A fizikának 4 nagy részterülete van a módszere alapján:
1. elméleti fizika: a meglevő elméletek rendszerezésével, illetve pontos matematikai megfogalmazásával, bizonyításával, új elméletek kifejlesztésével foglalkozik.
2. kísérleti fizika: a meglevő elméletek kísérleti igazolásával, új elméletek alkotásához szükséges adatok gyűjtésével foglalkozik.
3. elemi fizika: az elfogadott és a bizonyításra váró elméletek tanításával, számolásos feladatok megoldásával foglalkozik.
4. alkalmazott fizika: az elméletek gyakorlati alkalmazásával, hasznos eszközök kifejlesztésével és működésük magyarázatával foglalkozik.
A fizika kialakulása szerint 2 nagy csoportot különböztethetünk meg:
1. Klasszikus fizika: 1900-ig kifejlődött területek:
Mechanika (Földi és égi mechanika)
Hőtan
Elektromosságtan
Fénytan
2. Modern fizika: 1900 után kibontakozó területek:
Atomfizika
Asztrofizika
1. Milyen származású volt Einstein?
2. Hol kapott munkát a tanulmányai befejezése után?
3. Kinek a nézeteivel nem értett egyet ?
4. A fénysebesség állandóságát kik bizonyították be kísérleti úton?
5. Mitől függ a sebességmérés?
6. Melyik évben publikálta a speciális relativitáselméletet?
7. Mit jelent az E = m*c^2 képlet?
8. Miről szólt az 1915-ös tanulmánya?
9. Ki volt Eddington?
10. Einstein milyen viszonyben volt Hitlerrel?
1. Miért a görögöknél alakult ki a tudomány?
2. Mit tudunk a külső megjelenéséről?
3. Kinek a tanítványa volt Arisztotelész?
4. Milyen élőlényeket tanulmányozott?
5. Milyen felszerelést használt?
6. Mit mondott a változásról?
7. Hány éves korában házasodott meg?
8. Melyik a legtökéletesebb mértani forma szerinte?
9. Mi a Líceum?
10. Hogyan halt meg Arisztotelész?
Kérdések a videóhoz:
1. Milyen ember volt gyerekkorában?
2. Mit csináltak a Royal Society-ben a tudósok?
3. Milyen fénytani kísérleteket végzett?
4. Milyen távcsövet készített?
5. Mi a gravitációs törvényének következménye?
6. Mi a harmadik mozgástörvény lényege?
7. Vallásos ember volt?
8. Miért lett depressziós?
9. Milyen tisztséget viselt idős korában?
10. Milyen kapcsolatban volt Edmond Halley-vel?
Videóval kapcsolatos kérdések:
1. Kezdetben milyen tárgy mozgását tanulmányozta?
2. Barátságos ember volt-e?
3. Kinek a nézeteit tanították az egyetemeken Galilei korában?
4. Melyik városokban lakott?
5. Mit használt óraként?
6. Mit csinált a fémgolyókkal?
7. Kivel vitatkozott?
8. Mire használta fel a távcsövét?
9. Milyen viszonyban volt az egyházzal?
10. Mikor halt meg?
1. Lamináris vagy réteges áramlás:
az áramlásban az áramvonalak egymás mellett helyezkednek el, és nem metszik egymást, a közeg párhuzamosan haladó rétegekből áll. Akkor jön létre, ha a belső súrlódás elég nagy ahhoz, hogy a szabályos áramlást külső hatások ne tudják megzavarni.
2. Örvényes (turbulens) áramlás:
Ebben az esetben az áramvonalak összekeverednek.
2. Egyenletek:
A. A kontinuitási egyenlet
Ha az áramlási cső keresztmetszete csökken, akkor az áramlás sebessége nő.
Pl. A folyó keresztmetszete leszűkül, akkor az áramlási sebesség megnő.
B. Bernoulli-egyenlet:
Bernoulli törvénye azt mondja ki, hogy egy közeg áramlásakor (a közeg lehet például víz, de levegő is) a sebesség növelése a nyomás csökkenésével jár.
Következmények:
1. Toricelli törvény
Nyomáskülönbségen alapuló eszközök használata:
2.
3. karburator
4. Magnus-effektus
5.
Szívás:
(A gumicsövet egy pillanatra elszorítva, az áramlás megszűnik.)
Hogyan csinálja?
Mit jelent az, hogy „vízszintes”?
Ha a folyadékra mint külső erő csupán a nehézségi erő hat, a folyadék szabad felszíne mindenütt merőleges lesz a nehézségi erőre.
Közlekedő edények: szárai különböző alakúak
Gyakorlati alkalmazások:
2. A felületi jelenségek és ezek okai
Ható erők:
Kohézió (folyadék részecskéi között hat)
Adhézió (folyadék és a környezete között hat)
Folyadékok fajtái:
Nedvesítő ( adhézió < kohézió)
Nem nedvesítő (adhézió > kohézió)
Felületi jelenségek:
A felületi feszültség miatt minimálfelületek kialakulása
A felületen lebegő érme, penge
Hajszálcsövesség
Szappanbuborék:
A görbületi nyomás szemléltetése:
A görbületi nyomás a felületet összehúzó erők miatt jön létre.
Szappanhártya terhelés:
Jellemző: felületi feszültség: a felület növelhetősége
Gyakorlati alkalmazások:
flotáció = ércdúsítási mód
mosás
Lebegés a víz felszínén:
A lapjával a víz felszínére helyezett borotvapenge (vékony acéllemez) nem merül el a folyadékban, annak ellenére, hogy sűrűsége ~7,8 -szorosa a víz sűrűségének. A víz felszíne a borotvapenge súlya alatt "behorpad", a felszín úgy viselkedik, mintha az egy rugalmas hártya lenne.
3. Hajszálcsövesség:
Ha vizet és higanyt öntünk a nagyon szűk szárú csövekbe, akkor…
Példák:
1.
Sok anyagban vannak keskeny, szemmel nem is látható hajszálcsövek. A pamutból készült ruhában sok hajszálcső van, ezért jól szívja a nedvességet.
2.
Az itatóspapírban a hajszálcsövesség alapján a folyadék szétterjed, mert a papír- és a tintarészecskék között számottevő erőhatás van.
(Amikor tintával írunk, az be is szivárog a papirosba.
A papírban ugyanis igen vékony hajszálcsövecskék vannak, ezek felszívják a tintát, a tinta behatol a papír belsejébe, és csak a papírral együtt távolítható el.)
3.
A kockacukor szivacsos szerkezete hajszálcsövek hálózatának tekinthető, ezért benne a kávé oldószerét képező víz amely nedvesítő folyadék, a csészében levő kávé szintjénél magasabbra húzódik.
4.
Házak falának vizesedésekor a talaj nedvessége a fal anyagának hajszálcsövein szivárog fel. Ilyenkor szigeteléssel zárják el a hajszálcsöveket.
Különben a fal nedves, penészles lesz.
5.
Az erős napsütés és szél hatására a termőtalaj kiszárad, hajszálcsöveken keresztül elpárolog a talajvíz.
A termőföld felszínén kapálással szüntethetjük meg a hajszálcsöveket. Így akadályozzuk meg, hogy a talaj kiszáradjon.
6.
A hajszálcsövesség miatt könnyű szivaccsal, papír zsebkendővel gyorsan feltörölni a kiöntött vizet.
