Szerk
M. 441. Egy vasalót állítsuk ferde támasztólapjára, majd kapcsoljuk be. Ábrázoljuk az idő függvényében a vasaló ki-be kapcsolását! Várjuk meg a periodikus ki-be kapcsolgatást, és ennek segítségével becsüljük meg, hogy állandósult állapotban másodpercenként mennyi hőt ad le a vasaló! A méréseket végezzük el három különböző beállított hőmérsékletnél! Minden mérés előtt várjuk meg, hogy a vasaló szobahőmérsékletre hűljön. A becsléshez a bekapcsolt vasaló teljesítményét közelítsük a névleges értékkel.
(6 pont)
Közli: Honyek Gyula, Veresegyház
Megoldás. A méréshez egy Bosch CCBD5 vasalót és mobiltelefont használtam. A telefon hangfelvevő alkalmazásának elindítása után beállítottam egy hőmérsékletet a (kezdetben szobahőmérsékletű) vasalón, és bekapcsoltam. Körülbelül fél óráig hagytam bekapcsolva, közben végig ment a hangfelvétel. A mérés végeztével a hangfelvétel elemzésével megállapítottam tizedmásodperc pontossággal a ki- és bekapcsolási időpontokat, amelyeket egy táblázatba foglaltam. A mérést három különböző hőmérséklet-beállításnál végeztem el. A beállított névleges hőmérsékletek a következők voltak: \(\displaystyle 110~^\circ\mathrm{C}\), \(\displaystyle 150~^\circ\mathrm{C}\), \(\displaystyle 200~^\circ\mathrm{C}\).
1. ábra
Az 1. ábra különböző beállított hőmérsékletek esetén mutatja a vasaló ki- és bekapcsolási időpontjait. A felfutó élek (a téglalapok bal oldala) a bekapcsolási, a lemenő élek (a téglalapok jobb oldala) pedig a kikapcsolási időpontokat jelzik. Az egymást követő felfutó és lemenő élek közötti időszakaszok az egyes fűtési szakaszok időtartamát adják. Mivel ezek a fűtési szakaszok viszonylag rövidek, szemléltetés céljából az időtartamaikat (\(\displaystyle t_{\mathrm{be}}\)) a megfelelő téglalapok magasságai jelzik. Az ábrán látható, hogy már a második bekapcsolástól kezdve állandósult állapotnak tekinthető a vasaló viselkedése, mert a rövid bekapcsolási időtartamok közel egyformák, és közel periodikusan követik egymást. Ezért az állandósult állapot megfigyelési időszakát úgy jelöltem ki, hogy a második bekapcsolási időponttól az utolsó megfigyelt bekapcsolási időpontig tart. Ezen belül a fűtési idő a bekapcsolt állapothoz tartozó rövid időszakaszok összege. Az állandósult állapot idejét és a fűtési időt a táblázat mutatja a három különböző hőmérséklet-beállítás esetén.
2. ábra
Az elektromos energiafogyasztást a \(\displaystyle W_{\mathrm{e}}=Pt_{\mathrm{f}}\) összefüggésből számoltam, ahol a vasaló névleges teljesítménye \(\displaystyle P=1800~\mathrm{W}\). Feltehetjük, hogy az állandósult állapotban \(\displaystyle t_\textrm{ö}\) idő alatt leadott \(\displaystyle Q\) hőmennyiség megegyezik a felvett elektromos teljesítménnyel: \(\displaystyle Q=W_{\mathrm{e}}\). Az 1 s alatt leadott hőmennyiség a \(\displaystyle P_{\mathrm{h}}=Q/t_{\textrm{ö}}=W_{\mathrm{e}}/t_{\textrm{ö}}\) képlettel számítható ki. Az (előre sejthető összefüggés) jól leolvasható a 2. ábrán: a vasaló által másodpercenként leadott hőmennyiség nő a beállított névleges hőmérséklettel.
Hibaforrások: A kapcsolási időpontok meghatározása \(\displaystyle \pm 0{,}1~\mathrm{s}\) bizonytalanságú volt. Mivel mindig körülbelül 20 bekapcsolási időpont volt, ez a \(\displaystyle t_{\mathrm{f}}\) idő meghatározásában körülbelül \(\displaystyle \pm 2~\mathrm{s}\)-ot, a \(\displaystyle t_{\textrm{ö}}\) meghatározásában \(\displaystyle \pm 0{,}1~\mathrm{s}\)-ot jelent. A be- és kikapcsolási periódus ideje ingadozott, ebből \(\displaystyle t_{\textrm{ö}}\) meghatározására egy nagyobb bizonytalanság adódik, ami legalább \(\displaystyle \pm 5~\mathrm{perc}\), azaz \(\displaystyle \pm 300~\mathrm{s}\) hibát jelenthet.
Fülöp Magdaléna (Pécsi Leőwey Klára Gimn., 10. évf.)
8 dolgozat érkezett. Helyes 3 megoldás. Kicsit hiányos (5 pont) 2, hiányos (3–4 pont) 3 dolgozat.
Program
Időpont: 2026. október 29-30.
Helyszín: Bornemisza Péter Gimnázium (1107 Budapest, Száva u. 1.)
Regisztráció: diákoknak (gmail-es címmel) és felnőtteknek és nem gmail-es címmel diákoknak
Program a teljes cikkben.
A KöMaL kiadásának, a versenyek teljes lebonyolításának, díjazásának és a díjkiosztóval egybekötött Ifjúsági Ankétok szervezésének költségeit 2007 óta a MATFUND Középiskolai Matematikai és Fizikai Alapítvány fizeti.
Kérjük, személyi jövedelemadója 1%-ának felajánlásával álljon a több, mint 125 éve alapított Középiskolai Matematikai és Fizikai Lapok mellé!
P. 5715. Egy \(\displaystyle \ell\) hosszúságú fonálinga nehezéke nyugalmi állapotban majdnem a vízszintes talajig ér. Az ingát vízszintes helyzetéig kitérítjük, majd elengedjük. Amikor az inga fonala valamekkora \(\displaystyle \alpha\) szöget zár be a függőlegessel, a fonalat hirtelen elégetjük. Mekkora \(\displaystyle \alpha\) szög esetén repül a nehezék az egyensúlyi helyzetétől legmesszebbre, és mekkora ez a távolság? (A légellenállást hanyagoljuk el.)
Közli: Gnädig Péter, Vácduka
P. 5711. Öt egyforma \(\displaystyle C\) kapacitású kondenzátor és egy \(\displaystyle U\) belső feszültségű ideális telep felhasználásával az ábrán látható egyszerű áramkört hozzuk létre.
a) Mekkora töltés halmozódik fel a középső kondenzátor fegyverzetein?
b) Hogyan változik ez az érték, ha az egyik kondenzátort \(\displaystyle nC\) kapacitású kondenzátorra cseréljük?
Közli: Németh Róbert, Budapest