52. Átváltások

Legfontosabb mennyiségek:

1. Hosszúság
1 km = 1000 m
1 m = 10 dm
1 m = 100 cm
1 m = 1000 mm


2. Terület
1 m² = 100 dm²
1 m² = 10 000 cm²
1 m² = 1 000 000 mm²


3. Térfogat
1 m³ = 1000 dm³
1 dm³ = 1000 cm³
1 cm³ = 1000 mm³
1 liter = 1 dm³

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:

1. A nagyobb mértékegységhez kisebb mérőszám tartozik.
2. 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

51. A nemzetközi mértékegységrendszer (SI)

 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.

50. Prefixumok

Előtag	Jele	Szorzó
		hatvánnyal	számnévvel
yotta-	Y	1024	kvadrillió
zetta-	Z	1021	trilliárd
exa-	E	1018	trillió
peta-	P	1015	billiárd
tera-	T	1012	billió
giga-	G	109	milliárd
mega-	M	106	millió
kilo-	k	103	ezer
hekto-	h	102	száz
deka-	d(a)	101	tíz
–	–	100	egy
deci-	d	10‒1	tized
centi-	c	10‒2	század
milli-	m	10‒3	ezred
mikro-	µ	10‒6	milliomod
nano-	n	10‒9	milliárdod
piko-	p	10‒12	billiomod
femto-	f	10‒15	billiárdod
atto-	a	10‒18	trilliomod
zepto-	z	10‒21	trilliárdod
yocto-	y	10‒24	kvadrilliomod

Gyakran előforduló probléma:
A prefixumos alakról kell átváltani normál alakra, vagy fordítva.

12cm = 12·10^-2m = 1,2·10^-1m
25dm = 25·10^-1m = 2,5m
33mm = 33·10^-3m = 3,3·10^-2m
48μm = 48·10^-6m = 4,8·10^-5m
56nm = 56·10^-9m = 5,6·10^-8m

49. Fizikai mennyiségek

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

48. A világ megismerésének tudományos módszerei

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.

Látványos kísérlet:

47. A világlátások sokfélesége

Világnézetek fejlődéstörténete:

1. Vallásos (archaikus) világnézet:
 kezdetben: mágikus (a világot külső erők irányítják).
 majd: mitolologikus (a világ működését az istenek sokasága biztosítja).

2. Tudományos (klasszikus) világnézet:
Geocentrikus = Földközéppontú világkép
 tapasztalatokon alapul
 kidolgozója:

• Arisztotelész (filozófus)(1.)
• Ptolemaiosz (csillagász)

3. Vallásos (keresztény) világnézet:
 A Biblia elbeszélésein alapul.

4. Tudományos (premodern) világnézet:
Heliocentrikus = Napközéppontú világkép
 kidolgozói:

• Kopernikusz
• Galilei (2.)
• Kepler

5. Modern tudományos (mechanisztikus) világnézet:
 A mechanika univerzális érvényű törvényszerűségein alapul.
 kidolgozója: Newton (3.)

6. Modern tudományos (relativisztikus) világnézet:
 A világ középpontnélküliségén alapszik.
 kidolgozója: Einstein (4.)

46. A fizika részterületei

A fizika tudományág.

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

45. Einstein élete

A videó:

 A videóval kapcsolatos kérdések:

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?

Einstein magyarázza a relativitás elméletet:


Einstein agya
Egyszer volt... az ötlet.

42. Arisztotelész élete

Videó:

Videóval kapcsolatos kérdések:

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?

Híres gondolkodók sorozat:

44. Newton élete

Videó:



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?

43. Galilei élete

Videó:


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?

41. Témazáró dolgozat (Folyadékok és gázok)

1. Rész: Tesztfeladatok

Karikázza be a helyes megoldás betűjelét!

1.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

2.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

3.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

4.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

5.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

6.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

7.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

8.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

9.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

10.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

11.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

12.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

13.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

14.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

15.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

16.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

17.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

18.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

19.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

20.

A)

B)

C)

A B C

A megoldás:
Magyarázat:

40. Áramlások

1. Az áramlások fajtái:

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?

39. Felületi jelenségek

1. A víz felszíne vízszintes

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.

38. Arkhimédész-törvénye

1. Vizes kísérletek

1. Kísérlet:

Ha megemelünk valakit a vízben, jóval könnyebbnek érezzük, mint levegőben.

Miért?

2. Kísérlet:

Egy üres műanyag palackot próbálj fokozatosan a vízzel (higannyal) teli edényben lefelé nyomni.
Mit tapasztalsz?

Tapasztalatok:
Felhajtóerőnek köszönhetően tudjuk
nehezen lenyomni
könnyebben felemelni
a folyadékokban a tárgyakat.

Továbbá:
Sokkal nehezebb a higanyba lenyomni, mint a vízbe.
Minél mélyebben vagyunk, annál erősebben kell lenyomni.
A kísérlet következménye, hogy kifolyt a folyadék az edényből, a műanyag flakon kiszorította a folyadékot.

3. Kísérlet:

A vízzel telt edénybe mindkét oldalán nyitott üvegcsövet nyomunk függőlegesen. A cső alsó végét egy vékony lap zárja le, melyet a víz alulról a csőre szorít. A lap fölé a külső vízszintig kell vizet tölteni, ha azt akarjuk, hogy a lap leváljon. Ha az üvegcsövet mélyebbre nyomjuk, magasabb rátöltött vízoszlop egyenlíti ki az alulról ható nyomóerőt.

Tapasztalat:
A lapra ható felhajtóerő a hidrosztatikai nyomásból származik, megfelelő mennyiségű víz beöntésével ez az erő meg is szüntethető.

4. Kísérlet:

1. Egy üres és egy abba pontosan beleillő tömör hengerből álló ún. "arkhimédészi hengerpárt" akasszuk rugós erőmérőre, és jelöljük meg az erőmérő állását,
2. majd merítsük vízbe az alul elhelyezkedő tömör hengert! Az erőmérő kisebb erőt jelez.
3. Töltsük fel ezután vízzel a felső üres hengert, ügyelve arra, hogy közben továbbra is csak az alsó tömör henger merüljön a vízbe! Mire a henger csordultig telik, az erőmérő ismét az eredeti értéket mutatja. Következésképpen a tömör hengerre valóban a kiszorított víz súlyával egyenlő felhajtóerő hat.

Tapasztalat:
A felhajtóerő nagysága egyenesen arányos a test által kiszorított víz súlyával.
Hasonló kísérletek:

Mindkét esetben a bemerülő test térfogata megegyezik az edényből kifolyt folyadék térfogatával.

A kiszorított folyadék súlya egyenlő a folyadékba merülő test súlyával.

2. Arkhimédesz-törvénye

Arkhimédész görög tudós tanulmányozta először ezt a folyadékok kiszorításával kapcsolatos jelenséget.

Erre fürdőzés közben jött rá: kádba merülve a felesleges víz kifolyik. Annyi vizet szorítunk ki, mint amekkora térfogatú részünk a vízbe merül. „HEURÉKA!!!”

Felhajtóerő:
Jele: Ff

Mértékegysége: N(Newton)

• Minden folyadékba (vagy gázba) merülő testre hat
• Iránya mindig felfelé mutat

 A felhajtóerő nagysága függ:

• a folyadék sűrűségétől
• a bemerülő test térfogatától
• a nehézségi gyorsulástól

Felhajtóerő nagysága megegyezik a test térfogatával megegyező térfogatú folyadék súlyával.
Ffel = Fg = m*g = ρf*Vbe*g

Arkhimédesz-törvénye:
Minden folyadékba merülő testre a folyadék hidrosztatikai nyomása miatt felfelé irányuló erő (felhajtóerő) hat, amelynek nagysága egyenlő a test által kiszorított folyadék súlyával.

Arkhimédész-törvény versikéje:

„Minden vízbe mártott test
A súlyából annyit veszt,
Amennyi az általa
Kiszorított víz súlya.”

3. További kísérletek:

1. Kísérlet:

Tapasztalat:
Az olajban a felhajtóerő kisebb, mert kisebb a sűrűsége.

2. Kísérlet:

Arkhimédész azt a feladatot kapta Héron királytól, hogy vizsgálja meg a koronáját: nem kevert-e az ötvös mester más anyagot az arany koronájába.

Arkhimédész fogott egy a koronával azonos tömegű színarany tömböt. A koronát és az aranytömböt víz alá merítve azt találta, hogy a mérleg nem marad egyensúlyban. Az aranytömb kevésbé merült el, mint az korona. A felhajtóerő nem egyenlő. Tehát a korona nem csak aranyból van, hanem más anyaggal van ötvözve. Így bebizonyosodott az ötvös mester bűne, akit a király meg is büntetett.

3. Kísérlet:

Vasgolyó a vízben elmerül, míg a higanyban nem. Miért?

A higany sűrűsége nagyobb a vasénál, ezért a vasgolyó úszik a higany felszínén.
A úszás jelensége alkalmas sűrűségmérésre:

A jéghegynek csak az egy tizede áll ki a vízből a kilenc tizede a víz alatt található!

4. Úszás, lebegés, merülés

A test és a folyadék sűrűségének viszonya határozza meg, hogy a test:

• Úszik,
• Lebeg,
• Elmerül.

A jég sűrűsége: 900 kg/m3
A benzin sűrűsége: 700 kg/m3
A petróleum sűrűsége (18°C): 800 kg/m3
A jég nem úszik a benzinben és a petróleumban.

Hajtogass alumíniumfóliából hajót!

A tenger alatti vulkanikus tevékenység gázokat fejleszt (pl.: metánt), amely a víz felszíne felé mozog.
Ha a víz sűrűsége a hajó sűrűsége alá csökken a felfelé haladó gázbuborékok miatt, akkor csökken a felhajtóerő,
ami eddig fenntartotta a hajót a vízen, ezért a hajó lesüllyed, majd megtelik vízzel és elsüllyed.

Példák:

A levegőben a léggömbök, hőlégballonok, léghajók is a felhajtóerő segítségével emelkednek fel.

Cartesius-búvár:

1. A palackot megnyomjuk
2. a búvárban lévő levegő összenyomódik
3. a búvárban lévő víz mennyisége megnő
4. a búvár lesüllyed

WC szifon működése: