Mit kell tudni ahhoz, hogy fizikából meglegyen a kettes?

3.

Mit ismerünk?

E=10^4 N/C

m=9,1⋅10^-31 kg

a) F=?

Felírtad, hogy E=F/q. Ebből F=E⋅q. E adott, q pedig az elektron töltése. Ezt kéne tudni, mert ez az elemi töltés. q=1,6⋅10^-19 C (Az elektron töltése negatív, ezért valójában q=-1,6⋅10^-19 C.)

Tehát F=10^4⋅1,6⋅10^-19=1,6⋅10^-15 N

(Itt azért nem írtam a töltést mínusszal, mert az erő nagyságát számoltam, ami nemnegatív.)

Milyen irányú az erő? Negatív töltésre ható elektromos erő az E-vel ellentétes irányba mutat, tehát felfelé.

b) A gravitációs erő: F=mg. g-t tudod?

c) Fe=ma (A testre ható erők eredője (vektori összege) okozza a test gyorsulását.)

4. Meg van adva E és F. Felírtál egy képletet, amiben szerepel ez a két betű. Akkor mi okoz problémát a megoldásában?

5. Ehhez kéne még egy képlet: E=k⋅Q/r^2

6. Lásd 5. feladat képletét.

Az általános tévedés az, hogy a képlet megtanulása elég a boldoguláshoz, te most felismerted, hogy mégsem. Ez fontos lépés. A képletet megérteni kell. A miért nem fontos, az a fizikusok dolga, neked azt kell megértened, hogy a betűk milyen fogalmakat jelölnek. Hogy legyen benned valami kép róla. Az összefüggés jellegét kell valahogy megértened. Néhány perc gondolkodással áttörést tudsz elérni az eddigi gáton.

Például: "Ha az elektromos mezőbe töltött testet helyezünk, akkor a testre erő hat." Tehát veszel egy apró golyót (porszemet stb.), és belenyomsz egy csomó töltést. Van de Graaff-generátorból töltöd, vagy megdörzsölt üvegpálcát érintesz hozzá, az mindegy. Akár az is lehetséges, hogy egy szem elektron az a golyó.

Van valahol egy másik feltöltött test, ami körül van egy erőtér. A golyót odateszed valahová, az erőtér pedig megpróbálja elmozdítani, azaz erőt fejt ki rá. Hogy merre, azzal most ne bonyolítsuk a példánkat.

Meg kell tanulnod a képleteket átrendezni. Az előbbi helyzetre a könyvben megadott képlet: E=F/q. Ez ugyanaz, mint az E×q=F és az E/F=1/q, aminek kellemesebb a reciprokát nézni: F/E=q. Ugyanabból a képletből ki tudod fejezni az erőtér térerősségét, a golyóra ható erőt és a golyó töltését is. Mindig azt a képletvariációt használod fel, amelyikre éppen szükséged van.

Ne tanuld meg mindhárom képletet, elég az elsőt. A másik kettőt abból mindig tudd előállítani, ez nagyon egyszerű matek, lényegében az általános iskolában tanult egyenletmegoldásról van szó. Figyeld meg a technikát, minden képlettel működik.

LÁSD a képletet. F=E×q? Akkor ha az erőtér erősebb, a golyóra ható erő is nagyobb, arányosan. Ha a golyó töltése nagyobb, az erő akkor is nő, arányosan. q=F/E? Ezzel az erőből és a térerősségből lehet megmondani, hogy mennyire is van feltöltve az a golyó. Megmérjük az erőt; ha az erő nagy, a golyó töltése is nagy, kis erő pedig azt jelzi, hogy a töltés is kicsi. Ha viszont UGYANAZT az erőt mérjük úgy, hogy először nagy térerősségű erőtérbe tesszük a golyó, majd kis térerősségűbe, és mondom, mindeközben azt látjuk, hogy a golyóra ható erő nem változik, akkor ehhez nagy térerősséghez kis golyótöltés, vagy kis térerősséghez nagy golyótöltés kell. Az egyik tényező a nevezőben van, ez fordított arányosságot jelez. Próbáld elképzelni, hogy ha egy műszerfalon erősebbre állítod az erőteret, akkor mit kell csinálni a golyóval ahhoz, hogy a rá ható erő ne változzon. Akkor csökkenteni kell a töltést.

Ez pár percnyi gondolkodással kitalálható volt, és készen állsz a feladatokra.

3a) Milyen nagyságú erő hat az elektronra?

Az F erőt kérdezi, és megadja hozzá az erőtér E térerősségét. F=E×q, az E ismert, a q még nem. Az egészen biztos, hogy ha a q-t nem adták meg, akkor az valamiből kitalálható. Nézd meg, mit adnak meg ehhez: azt, hogy ez egy elektron. Szóval akkor az elektron töltésének valahonnan kikereshetőnek kell lennie. Előkapsz egy függvénytáblázatot vagy valamit, és kifejezetten ezt megkeresed: -1,60210×10^(-19) coulomb. Akkor ez már csak számolás: F=-1,60210×10^(-15). (A térerő pozitív volt, a töltés negatív, plusszor mínusz az mínusz.) A mértékegység (N/C)×C=N, tehát newton, ami egy erőtől el is várható, hiszen ez a mértékegysége.

Ezt most jó hosszan magyaráztam el, hiszen te a metódust kérdezted, ami egyre gyorsabban fog menni, ahogy feladatokat gyakorolsz.

Persze a kérdésben az erő iránya is benne van, ami külön bekezdés, de mivel a pozitív és a negatív vonzza egymást, a megoldás nem igazán komplikált.

Pillantsunk még rá a 3c)-re: az elektronra hat egy erő, ami elmozdítja, a kérdés a gyorsulás. Ez még az első évből kell, hogy ismerős legyen, ezért nem szabad az év végén kisöpörni a fejünkből az addig tanultakat. A dinamika alaptörvénye F=m×a, ebből a=F/m, igaz? Az erőt az előbb számoltuk ki, az elektron m tömegét megadták, ez is csak egy számolás. Merre gyorsul? Hát amerre húzzák. Szóval csak így megy ez.

Mi kell a ketteshez? Hogy legalább az egyszerűbb, egyértelműbb feladatokat meg tudd oldani. Célozd meg a hármast, rossz esetben lesz belőle egy kettes, jó esetben pedig akár egy négyes is összejöhet, ki tudja, nem igaz? :-)