Szocialista Nevelés, 1976. szeptember-1977. június (22. évfolyam, 1-10. szám)

1976-10-01 / 2. szám - Szabó Imre: A természettudományos nevelés hatékonyságáért - a fizikai olimiára való felkészítésről

ségtelen nagy segítséget és előrehaladást jelentene, ha a fizika szakosok megszerezhetnék ezt a gyűjteményt. Az érdekesség kedvéért bemutatom a feladatmegoldás rendszerét, melyet Kovács János alkalmaz. Lényege a következő:

1. A feladat elemzése:

a) Az adott fizikai mennyiségek kiszűrése a feladat szövegéből;

b) a keresett fizikai mennyiségek megjelölése általános jelekkel;

c) a feladat megoldásához szükséges fizikai összefüggések, képletek feltárása.

2. A feladat megoldása:

a) A fizikai összefüggésekből kiindulva keressük azok kölcsönös kapcsolatait.

b) A kölcsönös kapcsolatok feltárása segítségével általánosan kifejezzük a keresett fizikai meny- nyiségeket.

c) Az adott fizikai mennyiségek behelyettesítésével meghatározzuk a keresett fizikai mennyiségek számértékét.

d) Az adott egységekkel elvégezzük a dimenziópróbát,

e) szavakkal válaszolunk a feladat megoldására.

3. A feladat megvitatása:

Főleg olyan feladatoknál kell elvégezni, ahol a feladat eredményei között szokatlanul nagy eltérés mutatkozik. Ezeket az eredményeket megokoljuk. Az érdekesség kedvéért nézzük egy feladat megoldását az említett elvek alapján:

Feladat: a) Felemelitek-e egy kézzel a víz alatt levő G súlyú embert (az ember fuldoklik, elvesztette eszméletét és menteni akarjátok)?

b) Felemeltek-e egy kézzel a víz alatt egy G súlyú ugyanolyan vastömböt?

c) Bizonyítsátok be, hogy két azonos súlyú ugyanolyan folyadékban teljesen elmerült testre ható felhajtóerők aránya egyenlő a testek fajsúlyainak fordított arányával.

A feladatot előbb általánosan oldjátok meg, majd a következő értékek

behelyettesíésével: G = 77 kp, a víz fajsúlya yo = 1,00 kp/dm3, az emberi test közepes fajsúlya yi = 1,10 kp/dm3, a vas közepes fajsúlya 72 = 7,7 kp/dm3.

A feladat elemzése:

Adott fizikai mennyiségek:

G = Gi = G2 = 77 kp azaz (753,37 N)

— az ember illetve a vastömb súlya 70=1,0 kp/dm3 (9,81.103) N/m3

71 = a víz fajsúlya

7i=l,10 kp/dm3 (10,8.103) N/m3

— az emberi test közepes fajsúlya

72 = 7,70 kp/dm3 (7,55.104) N/m3

— a vas közepes fajsúlya

A keresett fizikai mennyiségek

Fi = ? — az emberi testre ható

felhajtóerő vízben

F2 = ? — a vastömbre ható felhajtóerő vízben

A feladat megoldásához szükséges fizikai összefüggések általános alakja: Archimédesz törvénye, ahol G a test súlya levegőben, V . 70 a kiszorított víz súlya )felhajtóerői, G’ a test súlya a víz alatt

G — V .70 = G’ (1)

7

A test térfogata egyenlő a test súlyának és fajsúlyának hányadosával

(2)

A feladat megoldása:

a) Az ember súlya a víz alatt Archimédesz törvénye (1) alapján:

G’i = Gi —Vi. (3)

ahol Vi az ember térfogata a (2) ösz- szefüggés alapján:

Gi

Vi=----— (4)

У1

Az emberi test térfogatának behelyettesítése után (4) az ember súlya víz alatt a (3) egyetlen alapján:

60