Három esszétéma közül kell választania egyet (az alábbi az egyik). Fejtse ki másfél‑két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.
Harmonikus rezgőmozgás
„Minden időszakilag visszakerülő és megújuló mozgásokat, melyeknél a testek egyes részecskéi helyükből bizonyos irányokban szabályosan ki és visszatérnek, és melyek a testeknek vagy fölszínén vagy belseikben mutatkoznak, lengő, rezgő, hintázó, hullámzó vagy lebegő mozgásoknak nevezzük.”
(Schirkhuber Móritcz: Az elméleti és tapasztalati természettan alaprajza, Pesten, 1851.)
Mutassa be az ideális, függőleges helyzetű rugón történő harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvényét! Ismertesse a függőleges rugón zajló harmonikus rezgőmozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolatát!
Javasoljon olyan kísérleti elrendezést, amelynek segítségével ez a kapcsolat megmutatható!
Határozza meg a harmonikus rezgőmozgást végző test sebességét és gyorsulását az idő függvényében, az egyenletes körmozgást végző test kinematikai jellemzői alapján!
Adja meg a kitérés, sebesség és gyorsulás maximális értékét!
Mit nevezünk harmonikus erőnek?
Igazolja, hogy egy pontszerű súlyos test függőleges helyzetű ideális rugón történő rezgése során a rezgő testre ható erők eredője harmonikus erő lesz!
Mutassa meg, hogy a harmonikus rezgőmozgásra jellemző, különböző kitérésekhez tartozó gyorsulás értékeket valóban csak harmonikus erő tudja létrehozni!
a) A rugóra függesztett test harmonikus rezgőmozgásának kitérés-idő függvénye:
2 pont
b) A függőleges rugón zajló harmonikus rezgőmozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolatának bemutatása:
3 pont
c) Megfelelő kísérleti elrendezés bemutatása a kapcsolat igazolására:
2 pont
d) A harmonikus rezgőmozgást végző test sebességének és gyorsulásának megadása az idő függvényében, az egyenletes körmozgás alapján:
4 pont
Sebesség (2 pont), gyorsulás (2 pont).
(A képletek származtatás nélküli felírására nem adható pont.)
e) A maximumok megadása (származtatása az összefüggésekből):
1 + 1 + 1 pont
(Indoklás szükséges!)
f) A harmonikus erő bemutatása, annak igazolása, hogy egy súlyos test függőleges helyzetű, ideális rugón történő rezgése során harmonikus erő hat:
1 + 1 pont
g) Annak igazolása a különböző kitérésekhez tartozó gyorsulásokból, hogy a harmonikus erő harmonikus rezgőmozgást hoz létre:
2 pont
Összesen: 18 pont