Fizika2 Vizsga 2008.06.06.

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

Igaz-Hamis

1 A foton abszorpció átmeneti valószínűsége nagyobb az indukált emisszió átmeneti valószínűsgénél. 1 A Rubin lézer folytonos ütemű. 1 A Bohr-féle atommodell a H-szerű ionokra sikerrel használható. 1 Az alagúteffektus során az E energiájú elektron nullától különböző valószínűséggel áthalad a V potenciáló falon (E<V). 1 Az adott test 27 °C-on 81-szer annyi energiát sugároz ki, mint 100 K-en. 1 A Compton effektus során a szórt sugárzás frekvenciája nagyobb, mint a bejövő sugárzásé. 1 A speciális relatvitáselmélet alapján a hosszkontrakció során a testekben mechanikai feszültség lép fel az alakváltozás miatt. 1 A tömeg megmondja a téridőnek, hogyan görbüljön, görbült téridő pedig megmondja a tömegnek hogyan mozogjon. 1 A rezgő villamos dipólus a villamos dipólnyomaték irányában sugároz a legjobban. 1 Az atommagot a kis hatótávolságú vonzó magerő tartja össze. 1 Belső konverzió során a gerjesztett atommag az atomi elektronnal való kölcsönhatás során szabadul meg a többletenergiától. 1 Egy rendszer Hamilton operátorának sajátértékei megadják az adott rendszer lehetséges energia értékeit. 1 Az adott közeg optikai törésmutatója a vákuumbeli és az adott közegbeli fénysebesség hányadosa. 1 Unipoláris dinamó esetén az indukció fluxus időbeli változása nulla. 1 Az eltolás vektor időszerinti deriváltja az eltolási áramsűrűség, amelynek értéke a vákuumban nulla.

1 Hamis, mert egyenlőek 2 Hamis, mert impulzus üzemű (szakaszosan működik) 3 Igaz 4 Igaz 5 Igaz 6 Hamis 7 Hamis 8 Igaz 9 Hamis, mert rá merőlegesen sugároz. 10 Igaz 11 Igaz 12 Igaz 13 Igaz 14 Igaz 15 Hamis

-- punkah - 2008.06.11. -- Jano - 2008.06.11.

Feladatok

1) Gömbtükörben a virtuális kép a tárgy nagyságának a fele. Ha tárgyat 10 cm-rel közelebb visszük, a virtuális kép a tárgynagyság 2/3-a lesz. Mekkora a tükör gyújtótávolsága?

4 egyenlet 4 ismeretlennel:

[math] t_1 = 10 + t_2 ;\quad \frac{1}{2} = -\frac{k_1}{t_1} ;\quad \frac{2}{3} = -\frac{k_2}{t_2} ;\quad \frac{1}{k} + \frac{1}{t} = \frac{1}{f} [/math]

ezekből lesz: [math] - \frac{2}{10 + t_2} + \frac{1}{10 + t_2} = - \frac{3}{2t_2} + \frac{1}{t_2} [/math]

ebből kijön [math]t_2 = 10 cm[/math] és végül [math]f = -20 cm[/math]

-- Ropi - 2008.06.12.

2) Az atmoszféra felső rétegében egy müon keletkezik, amely 0,9998 c sebességgel mozog (c vákuumbeli fénysebesség) és a bomlásig 60 km-t repül. Milyen vastagságúnak észleli a müon saját koordinátarendszerében az atmoszféra felső rétegét?

Hosszkontrakciós képlettel:

[math] L = L_0\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}} [/math]

behelyettesítve:

[math] L = 60km\sqrt{1-\frac{(0,9998c)^{2}}{c^{2}}} = 1,2 km [/math]

-- Ropi - 2008.06.12.

3) Homogén mágneses térbe a B indukció irányához képest [math]\alpha[/math] szög alatt belövünk egy elektront. A kialakuló csavarpálya menetemelkedése megegyezik a kör átmérőjével. Mekkora [math]\tan \alpha[/math]?

V-nek van X ([math]V_{x}[/math]) és Y ([math]V_{Y}[/math]) irányú összetevője.

[math] F_{L}=QvB=\frac{mV_{x}^2}{r} \Rightarrow r=\frac{mV_{x}}{QB};\quad V_{x}=\frac{QBr}{m};\quad T=\frac{2\pi r}{V_{x}}=\frac{2\pi r}{\frac{QBr}{m}}=\frac{2\pi m}{QB} [/math]

A feladat szövege alapján [math]2r=V_{y}T[/math] azaz [math]\frac{2mV_{x}}{QB}=V_{y}\frac{2\pi m}{QB}[/math]

Egyszerűsítve:

[math] \tan \alpha = \frac{V_{y}}{V_{x}}=\frac{1}{\pi} [/math]

Biztos, hogy így a jó, a Vx/Vy-t sokan benéztük.

-- FaPe - 2008.06.12.

4) Határozza meg a mágneses indukció vektorát a 6 cm sugarú és 0,5 cm légréssel rendelkező toroidban, ha annak menetszáma 50 és 2 A áram folyik benne. A toroid légrésén kívüli részét kitöltő anyag relatív mágneses permeabilitása 500.

-- waczkor - 2011. : én ezt a megoldást kaptam, az alsót nem értem hogy hozza ki.

[math] H_{vasmag} = \frac{B}{\mu_o \mu_r} [/math]

[math] H_{levego} = \frac{B}{\mu_o} [/math]

[math] r=6cm \Rightarrow l=0,12\pi,\quad d=0,5cm=0,005m,\quad N=50,\quad I=2A,\quad \mu_r=500 [/math]

[math] B=\mu_o \mu_r H ;\quad \oint_{g} Hds = NI ;\quad NI = H_{vasmag} (l-d) + H_{levego} d [/math]

[math] B=\frac{NI\mu_r \mu_0}{l + d(\mu_r - 1)} = \frac{50\cdot2\cdot4\pi\cdot10^{-7}\cdot500}{0,3678+0,005\cdot(500-1)} = 0,02T [/math]

-- Ropi - 2008.06.12

Amennyiben ez igaz: [math] NI = H_{vasmag} (l-d) + H_{levego} d [/math] Akkor a képlet így néz ki: [math] B=\frac{NI\mu_r \mu_0}{\mu_r l + d(\mu_r - 1)} = \frac{50\cdot2\cdot4\pi\cdot10^{-7}\cdot500}{500\cdot0,3678+0,005\cdot(500-1)} = 3,38 * 10^{-4}T [/math] Ellenőrizzétek!

-- VadZsolt - 2010.06.01

5) Vegyünk egy küllős fémtárcsát és forgassuk homogén mágneses erőtérben az erővonalakkal párhuzamos tengely körül. Mekkora feszültség mérhető a tárcsa tengelye és pereme között? A tárcsa sugara 30 cm, a mágneses indukció 0,5 T, a fordulatszám 3000/perc.

Unipoláris dinamó:

[math]U_e = \int_{0}^{R} Edr = \int_{0}^{R} vBdr = \int_{0}^{R} rwBdr = \frac{R^{2}wB}{2} = \frac{R^{2}2\pi f B}{2} = 0,5T \cdot(0,3m)^{2}\cdot \pi \cdot50 \frac{1}{s} = 7,1 V[/math]

-- punkah - 2008.06.12.

6) Mekkora legyen legalább az optikai rács rácsállandója, hogy a 600 nm hullámhosszú fény ötödrendű főmaximuma megfigyelhető lehessen?

[math] m\lambda = d sin\theta [/math]

[math] m=5 ;\quad \lambda=600\cdot10^{-9} m;\quad sin\theta=1 [/math]

[math] d= 3\mu m [/math]

-- Ropi - 2008.06.12

7) Az I intenzitású polarizálatlan fény esik két ideális polárszűrőre, amelyeknek transzmissziós tengelyei 35°-os szöget zárnak be egymással. Adjuk meg a második szűrőt elhagyó fény intenzitását a beeső I intenzitás függvényében!

A könyv szerint:
Miután a fény áthalad az első polárszűrön, intenzítása [math]\frac{I_0}{2}[/math]-re csökken. A második szűrő ezt az intenzítást tovább csökkenti a [math]{cos\theta}^{2}[/math] tényezővel.
[math] I =\frac{I_0}{2}*{cos\theta}^{2} = 0,336I_0 [/math]

-- Ropi - 2008.06.12

8) Egy átlagos atmoerőmű hasznos teljesítménye 1000MW. Tegyük fel, hogy az össz-hatásfok 40%. Minden egyes hasadás 200MeV hőt termel. Számítsuk ki a napi [math]235_U[/math]-fogyasztást!

[math] E=\frac{1000MW}{0,40} = 2500 MW = 2,5\cdot10^9\frac{J}{s}\bigg(\frac{86400s}{nap}\bigg) = 2,16\cdot10^{14}\frac{J}{nap} [/math]

[math] \frac{2,16\cdot10^{14}}{200\cdot10^6\cdot1,602\cdot10^{-19}}=6,74\cdot10^{24} nap^{-1} [/math]

[math] 6,74\cdot10^{24}\frac{235}{6,02\cdot10^{23}}=2631 g / nap = 2,63 kg [/math]

Elméleti feladatok

1 Faraday féle indukciós törvény Ha a mágneses mező fluxusa időben változik, akkor elektromos mező keletkezik. A mezőben felvett tetszőleges A felület menti elektromos örvényerősség arányos a felület g határgörbéje által körülfogott [math]\Phi [/math] mágneses fluxus változásának sebességével [math] O_E=\frac{-\Delta\Phi}{\Delta t} [/math]

2 Iker paradoxon

Az ikerparadoxon vagy óraparadoxon egy, a speciális relativitáselméletben fellépő különös jelenség: ha két megfigyelő összehangolt órákkal ugyanabból a pontból indulva különböző mozgást végez, akkor következő találkozásukkor az óráik nem feltétlenül fogják ugyanazt mutatni. (Ez az idődilatáció jelenségén alapul: a mozgó óra lassabban jár, mint az álló. Az eltérés hétköznapi sebességeknél alig kimutatható, de a fénysebességhez közeledve jelentőssé válik.) Az eltérés az elmélet által pontosan meghatározott, matematikailag ellentmondásmentes és kísérletileg ellenőrzött; ennek ellenére hagyományosan paradoxonnak nevezik, mert a jelenség egy kézenfekvő, de hibás elemzése önellentmondásra vezet.

Az ikerparadoxon szokásos megfogalmazásában egy ikerpár egyik tagja űrutazásra indul egy távoli csillaghoz egy közel fénysebességgel haladó űrhajóban, ugyanazon az egyenes útvonalon, ugyanazzal a sebességgel haladva oda-vissza, míg a másik a Földön marad. Ha eltekintünk a Föld forgásától és keringésétől, és az indulást és a fékezést illetve megfordulást pillanatszerűnek vesszük, akkor a földön maradt iker nyugalomban van, testvére pedig egyenesvonalú egyenletes mozgást végez a Földtől a távoli csillagig, majd vissza. Az űrhajós iker visszatérésekor azt tapasztalja, hogy míg számára csak rövid idő telt el, testvére megöregedett, esetleg meg is halt.

 -- waczkor - 2011.05.24.

3 Heisenberg féle határozatlansági törvény

A Heisenberg-féle határozatlansági reláció a kvantummechanika egyik alapelve, amely azt állítja, hogy nem tudjuk egy részecske bizonyos megfigyelhető változóit egyszerre tetszőleges pontossággal megmérni azonos pillanatban, még elvileg sem; például nem mérhető meg egyszerre pontosan egy részecske térbeli helye és impulzusa. Továbbá, alsó korlátot ad a mérések szórásának szorzatára. Másképp: Eszerint a törvény szerint egy részecske helyzetét és sebességét (ill. impulzusát) egyidejűleg nem lehet pontosan meghatározni.

4 Csillagászati távcső A Kepler-féle csillagászati távcső egy gyűjtő tárgy- és egy ugyancsak gyűjtőhatású szemlencséből áll. Az L1 objektív (tárgylencse) a végtelenben fekvő y tárgyról valódi (ernyőn felfogható), fordított állású, kicsinyített y’ képet állít elő az F’ képoldali gyújtópontjában. Ezt az úgynevezett y' köztes képet a lupe (nagyító) szerepét betöltő L2 okuláron keresztül felnagyítva mint virtuális (látszólagos, ernyőn nem felfogható) y" képet szemléljük – akkomodált szem esetében – a végtelenbe vetítve (teleszkopikus rendszer). (Akkomodál = illeszkedik, alkalmazkodik, itt: a szem egy bizonyos távolságra történő élesítése.) A két lencsét úgy állítják össze, hogy az L1 - L2 lencsék gyújtópontjuk kb. egybeessen. A távcső hossza (l) a két gyújtópont távolságának összege lesz: (L = f1 + f2)

A távcső szögnagyítását az alábbi egyenletek határozzák meg : N = tg(alfa')/tg(alfa) = D / d = fob / fok A D belépő pupilla átmérőjének ismeretében, valamint a d kilépő pupilla dinaméterrel történő megmérésével a távcső(vek) nagyítása egyszerűen meghatározható, anélkül, hogy ismernénk az egyes optikai elemek gyújtótávolságát.

5 Fényelektromos jelenség

A fotoelektromos hatás (fotoeffektus, fényelektromos jelenség) a küszöbszintnél nagyobb frekvenciájú elektromágneses sugárzás (például látható fény vagy ultraibolya sugárzás) által egy anyag (leginkább fém) felszínéből elektronok kiváltása. Nincs elektronkibocsátás a határfrekvencia alatt, mert a foton nem tud elég energiát biztosítani ahhoz, hogy kilépjenek az atomos kötésből. A kibocsátott elektronokat gyakran fotoelektron néven említik a tankönyvek (ez csak eredetükre utal, minden tulajdonságukban azonosak más elektronokkal). Felhasználása: A napelemek és a fényérzékeny diódák (fotodiódák) a fotoelektromos hatás elvén működnek. Ezek elnyelik a fotonokat a fényből és energiát adnak az elektronoknak, elektromos áramot létrehozva.

-- Peti - 2008.06.13.