BESZÁMOLÓ A 22. MIKOLA SÁNDOR FIZIKAVERSENY GYÖNGYÖSI DÖNTŐJÉRŐL

Az országos tehetségkutató fizikaverseny keretein belül a kilencedik osztályos tanulók döntőjét 2003. május 10. és 13. között Gyöngyösön rendezték. A versenyt a Vermes Miklós Tehetséggondozó Központ, az Oktatási Minisztérium, az Eötvös Loránd Fizikai Társulat és a gyöngyösi Berze Nagy János Gimnázium hirdette meg. A döntőt a Berze Nagy János Gimnázium és a Mátra Művelődési Központ szervezte, Gyöngyös város támogatásával.

A hagyományoknak megfelelően erről a döntőről is elmondható, hogy a szervezők mindent megtettel: azért, hogy a résztvevők képességeik maximumát nyújthassák a versenyen, és kellemes élményekkel távozzanak Gyöngyösről.

A verseny elméleti és mérési fordulóját szakmai jellegű és kulturális programok egészítették ki. A szakmai programok közül kiemelkedik Härtlein Károly (BME) "Érdekes kísérletek" című nagy sikerű előadása, de volt "Hogyan kellett megoldani?" című foglalkozás is a zsűri tagjai vezetésével. A kulturális programok közül meg kell említeni Gruber Csilla tanárnő "Ismerkedés Gyöngyössel" című előadását, a Mátra Múzeum megtekintését, a gimnázium tanulói által szervezett vidám vetélkedőt, a Táncházat, valamint az elmaradhatatlan kirándulást a Mátrába (Kékestető, Mátraháza).

A verseny elméleti fordulójában a tanulóknak 3 óra alatt 5 feladatot kellett megoldani. Minden feladat megoldása maximum 10 pontot ért. A feladatok megoldásához számológépet, könyveket, füzeteket használhattak a versenyzők. A választható feladatok közül mindig csak az egyik feladat megoldását értékelte a zsűri.

1. feladat Három elektromosan töltött porszem egy kezdeti pillanatban egy szabályos háromszög csúcsaiban helyezkedik el, a porszemek sebessége ekkor zérus. A porszemek a közöttük ható elektromos erők hatására mozgásba jönnek: az A-ban lévő porszem a vektorral párhuzamosan, a C-ben lévő porszem pedig az vektorra merőlegesen indul el. Milyen irányban indul el a B-ben lévő porszem? (A porszemekre csak a közöttük ható elektromos erők hatnak, minden más erő elhanyagolható.) Szkladányi András, Baja

Autópályán 126 km/h sebességgel egyenletesen haladó személygépkocsi 25% hatásfokú motorja 20 kW teljesítményt ad le. Az üzemanyag sűrűsége 950 kg/m³, egy kilogrammjának elégésekor 42 MJ energia szabadul fel.

1. Mekkora sebességgel áramlik az üzemanyag a motor és az üzemanyagtartály közötti 6 mm belső átmérőjű csőben?
2. Hány liter üzemanyagot fogyaszt a vizsgált sebességnél a gépkocsi 100 km út megtétele során?

3. feladat (választható az alábbi két feladat közül)

3.A Egy apa hintát akar felszerelni a kisfia számára a diófa egyik vízszintes ágára. A fa törzsétől számítva legfeljebb mekkora távolságra függesztheti fel a hintát, ha tudja, hogy az ág tövét 1000 Nm forgatónyomatéknál nagyobbal nem tanácsos terhelni? A kisfiú 30 kg tömegű, a hinta tömege 2 kg, és a 2 méter hosszúságú felfüggesztő kötelek egymástól 40 cm távolságra futnak. Feltételezhető, hogy a hintázás során a kötelek a függőlegestől maximum 60°-os szögben térnek ki.

Barta Edit, Sopron

3.B A mellékelt p-V állapotsíkon ugyanazon hidrogéngáz. két állapotváltozását tüntettük fel. A gáz nyomása mindkét folyamatban p = 10 kPa-lal növekedett, térfogatváltozása pedig mindkét esetben V = 1 dm3 volt. Határozzuk meg, hogy mennyivel kellett több hőt közölnünk a gázzal a 3 4 állapotváltozás során, mint az 1 2 folyamatban? Kopcsa József, Debrecen

4. feladat (választható az alábbi két feladat közül)

4.A Egy alátámasztott, függőleges tengelyű, D = 200 N/m direkciós erejű 2m tömegű acéllemezzel megterhelt csavarrugó felett h = 1,8 m magasságból szabadon esik egy m = 1 kg tömegű acélgolyó, amely a rugón nyugvó 2m tömegű lemezzel abszolút rugalmasan ütközik. Tekintsük a kölcsönhatást pillanatszerűnek! Milyen magasra pattan vissza az m tömegű acélgolyó? Maximálisan milyen mélyre süllyed a rugón lévő acéllemez? Holics László, Budapest

4.B Egy edénybe m₁ = 1 kg tömegű, c₁ = 4180 fajhőjű forró vizet öntünk és hűlni hagyjuk, miközben 20 másodpercenként mérjük a víz hőmérsékletét. A mérés kezdetétől számított 100 másodperc elteltekor is megmérjük a hőmérsékletet, majd gyorsan a vízbe teszünk egy T₂ = 10 °C hőmérsékletű, m₂ = 1 kg tömegű fémdarabot. A hőmérséklet mérését tovább folytatjuk. A mérési eredmények a következők:

t (s) 0 20 40 60 80 100
T(°C) 93,9 88,4 83,4 78,6 74,2 70,0
_________________________________________
120 140 160 180 200 220 240

- - 51,9 49,7 47,6 45,5 43,6

A 120 másodpercnél, illetve 140 másodpercnél mért értékeket azért nem tüntettük fel a táblázatban, mert ekkor a víz-fém rendszernek nem volt egyértelmű hőmérséklete. Határozzuk meg minél pontosabban a fém fajhőjét!

Szegedi Ervin, Debrecen

5. feladat (választható az alábbi két feladat közül)

5.A Egy indián szobrocska jó közelítéssel 6 cm magas, 1 cm átmérőjű tömör, homogén tömegeloszlású hengernek tekinthető. A szobrocskához az alaptól számított 2 cm magasságban cérnaszálat erősítünk, és a szobrocskát egy vízszintes asztallap közepére állítjuk. Egy vetélkedőben az asztal széléről, vízszintes irányban feszített cérnaszállal magunkhoz kell húzni a szobrot, anélkül, hogy felborulna. Az asztal és a szobor között a súrlódási együttható = 1/3. Sikerülhet-e ez? Ha igen, akkor hogyan, ha nem, miért nem?

Károlyházy Frigyes, Budapest

Az egyes feladatok megoldása során elért eredményeket összegzi a következő táblázat.

Feladatok 1. 2. 3. 4. 5

Átlagpontszám 7,2 7,8 5,8 10,0 4,9 6,0 2,2 3,5

A tanulók átlagpontszáma az elméleti fordulóban 28,3 pont volt, ami a maximálisan elérhető 50 pont 56,6%-a. A választható feladatok közül az A jelű feladatok a mechanika témaköréhez kapcsolódtak, a B jelűek pedig a termodinamikához. A tanulók 90%-a az A jelű, 10%-a pedig a B jelű problémákat választotta.

A kötélsúrlódás vizsgálata

A verseny kísérleti fordulójában 3 óra állt a versenyzők rendelkezésére a mérés elvégzésére.

• rugós erőmérő, 2,5 N méréshatárú
• fonál két hurokkal
• 5 db 5 dkg-os tömeg
• Bunsen-állvány rögzítődióval
• 80-as vasszeg
• négyzet alakú papírlap 45 fokonként beosztva, közepén lyukas ("szögmérő")
• papír és mm-papír

Az ábrák segítenek az elrendezés összeállításában. A szorítódióba fogott szegre rátekert fonalra felfüggesztett nehezéket a fonal másik végénél az erőmérő segítségével egyenletesen emelheted, illetve süllyesztheted. A feltekerés mértékét (a szög) változtathatod, ennek a szögét a mellékelt "szögmérő" segítségével mérheted .

2. Vizsgáld a süllyesztéshez szükséges erőt a feltekerés mértékének függvényében 25 dkg-os nehezék esetén. (Az szöget 45°-onként változtasd, eredményeidet foglald táblázatba, majd készítsd el az erő-szög grafikont!)
3. Határozd meg mérési eredményeid alapján a "duplázási", illetve a "felezési" szög értékét! (A "duplázási" szög jelentse azt a szöget, amelyre A "felezési" szög analóg módon értelmezhető.)
4. Vizsgáld meg az 1. és 2. feladatban mért, egymást követő erőértékek hányadosát! Megfogalmazható-e valamilyen egyszerű tapasztalat?
5. Ha négyszer tekernénk körül a fonalat, mekkora erőre lenne szükség az 1. feladatbeli emeléshez, illetve a 2. feladatbeli süllyesztéshez?

Kiss Miklós, Gyöngyös

A maximális elérhető 35 pontból a tanulók átlagpontszáma 17,2 pont (49,2%) lett.

A verseny végeredménye az elméleti és kísérleti pontszámok összegzése után alakult ki. Pontegyenlőség esetén a zsúri a jobb kísérleti pontszámmal rendelkező tanulót sorolta előrébb. A legjobb teljesítményt nyújtó tanuló 75 pontot (88,2%) ért el a maximálisan elérhető 85 pontból, a leggyengébb eredmény 17 pont (20%) volt, az átlagteljesítmény pedig 45,5 pont (53,5%).

Gimnáziumi kategória

1. HALÁSZ GÁBOR, ELTE Radnóti Miklós Gyakorlóiskola, Budapest, felkészítő tanára: Honyek Gyula

2. PAULIN ROLAND, Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Horváth Gábor

3. ENGEDY BALÁZS, Dobó István Gimnázium, Eger, Hóbor Sándor

4. SZURMAI CSONGOR (ELTE Apáczai Csere János Gyak. Gimnázium, Budapest, Kotek Gábor); 5. ERDÉLYI VIKTOR (Radnóti Miklós Gimnázium, Dunakeszi, Tölgyesiné Irmes Marianna); 6. MOLNÁR KRISTÓF (Zrínyi Miklós Gimnázium, Zalaegerszeg, Pálovics Róbert, Juhász Tibor); 7. SZALLER DÁVID (Berze Nagy János Gimnázium és Szakiskola, Gyöngyös, Kissné Császár Erzsébet); 8. KIS GERGELY (Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Horváth Gábor); 9. BOROSS PÉTER (Tóth Árpád Gimnázium, Debrecen, Kovács Miklós); 10. JANKÓ ZSUZSANNA (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 11. RÁCZ GYÖRGY (III. Béla Gimnázium, Baja, Karagity István, Szkladányi András); 12. VÉGH SÁNDOR (DE Kossuth Lajos Gyakorló Gimnázium, Debrecen, Dudics Pál); 13. HOLLÓ LÁSZLÓ (Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Horváth Gábor); 14. KORMÁNYOS BALÁZS (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 15. BUDAY PÉTER (Garay János Gimnázium, Szekszárd, Jurisits József); 16. HORVÁTH GERGELY (PTE Babits Mihály Gyakorló Gimnázium, Pécs, Koncz Károly); 17. SZÉCHENYI GÁBOR (Verseghy Ferenc Gimnázium, Szolnok, Pécsi István); 18. BOJKÓ BALÁZS (Illyés Gyula Gimnázium és Szki., Budaörs, Péter László); 19. FARKAS MÁTYÁS (Leőwey Klára Gimnázium, Pécs, Heblingné Takács Dóra, Simon Péter); 20. NIKHÁZY LÁSZLÓ (Kazinczy Ferenc Gimnázium, Győr, Dóczi Róbertné); 21. VÁRGEDŐ LAJOS (Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Horváth Gábor); 22. NÉMETH BALÁZS (Bolyai János Gyakorló Ált. Isk. és Gimnázium, Szombathely, Szilágyi Balázs); 23. SZABÓ TAMÁS (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 24. MÁNDI GÁBOR (Tóth Árpád Gimnázium, Debrecen, Kovács Miklós); 25. KUTOR ANDRÁS (Lovassy László Gimnázium, Veszprém, Arnhoffer Mihály); 26. SZARVAS TAMÁS (Révai Miklós Gimnázium, Győr, Takács István) 27. ERDÉLYI MÁRTON (Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Horváth Gábor); 28. FARAGÓ DÁVID (SzTE Ságvári Endre Gyakorló Gimnázium, Szeged, Tóth Károly); 29. MAGDA GÁBOR (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 30. MAROSI CSABA (Katona József Gimnázium, Kecskemét, Szalai Péter); 31. INCZE ATTILA (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 32. KURGYIS ZSUZSANNA (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 33. SZILÁGYI CSABA (Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, Szeged, Mező Tamás); 34. JANI JÁNOS (SzTE Ságvári Endre Gyakorló Gimnázium, Szeged, Tóth Károly); 35. DRÓTOS GÁBOR (Szerb Antal Gimnázium, Budapest, Vasvári Ágnes); 36. HARASZTI RÉKA (Fazekas Mihály Főv. Gyak. Ált. Isk. és Gimnázium, Budapest, Tóth László, Rácz Mihály); 37. SEBŐK BÉLA (PTE Babits Mihály Gyakorló Gimnázium, Pécs, Koncz Károly); 38. TÓTH MANÓ (ELTE Radnóti Miklós Gyakorlóiskola, Budapest, Markovits Tibor); 39. TÓTH ANDRÁS (Katona József Gimnázium, Kecskemét, Szalai Péter); 40. ÁGAS MÁRTON (Vajda János Gimnázium, Keszthely, Farkas László)

A szakközépiskolások kategóriája

1. DAJKA ATTILA NORBERT, Kandó Kálmán Szakközépiskola és Szakiskola, Kecskemét, felkészítő tanára: Horváth Lajos

2. VASKÓ LÁSZLÓ Puskás Tivadar Távközlési Technikum, Budapest, Szabó Gábor

3. NYÁRI ZOLTÁN, Puskás Tivadar Távközlési Technikum, Budapest, Beregszászi Zoltán

4. KÉRI ANDRÁS (Csány László Közgazdasági Szakközépiskola, Zalaegerszeg, Takács Mária); 5. LENDVAI ZSOLT (Puskás Tivadar Távközlési Technikum, Budapest, Beregszászi Zoltán); 6. TÖRÖK ÁDÁM (Mechwart András Gépipari és Informatikai Szki., Debrecen, Szőllősi Irén); 7. ERDÉLYI ATTILA (Wigner Jenő Műszaki Informatikai Középiskola és Koll., Eger, Szabó Miklósné); 8. ERDŐ ANDRÁS (Puskás Tivadar Távközlési Technikum, Budapest, Beregszászi Zoltán); 9. PAPP TAMÁS (Pálfy János Műszer- és Vegyipari Szakközépiskola, Szolnok, Báthory Attila)

A verseny minden résztvevője oklevelet kapott. A legjobban szereplő gimnazisták (11 tanuló) és szakközépiskolások (2 fő) ajándéktárgyakat és könyvjutalmat kaptak. A jutalmakat a Vishay Hungary Kft., a Braun-Medinorm Kft., Gyöngyös város Önkormányzata, a Mátra Művelődési Központ, a Nemzeti Tankönyvkiadó, a Berze Nagy János Gimnázium ajánlotta fel. A verseny zsűrije (Szegedi Ervin elnök, Kopcsa József, Pántyáné Kuzder Máría) köszönetét szeretné kifejezni a döntő szemezésében résztvevőknek, elsősorban Farkas Béláné tanárnőnek és Kiss Miklós tanárnak.