Szerk
P. 5683. Az ábrán különböző színű LED-ek áram–feszültség karakterisztikáját láthatjuk. A grafikonról leolvashatjuk, hogy adott feszültség esetén mekkora a LED árama.
a) Az ábra alapján határozzuk meg, hogy mekkora teljesítményt vesz fel egy vörös, egy zöld és egy kék LED, ha \(\displaystyle 2{,}5~\mathrm{V}\) feszültségre kötjük őket párhuzamosan!
b) Mekkora lesz ugyanennek a három LED-nek a teljesítménye, ha \(\displaystyle 7{,}5~\mathrm{V}\) feszültségre kötjük őket sorosan?
(4 pont)
Közli: Honyek Gyula, Veresegyház
I. megoldás. a) Párhuzamos kapcsolás esetén mindegyik LED-re ugyanakkora \(\displaystyle U=2{,}5~\mathrm{V}\) nagyságú feszültség esik. Az egyes diódák árama a grafikonról leolvasható: \(\displaystyle I_{\mathrm{v}}\approx 100~\mathrm{mA}\), \(\displaystyle I_{\mathrm{z}}\approx 35~\mathrm{mA}\), \(\displaystyle I_{\mathrm{k}}\approx 18~\mathrm{mA}\). Ebből az egyes diódák teljesítménye a \(\displaystyle P=UI\) összefüggés alapján:
\(\displaystyle P_{\mathrm{v}}\approx 250~\mathrm{mW},\quad P_{\mathrm{z}}\approx 88~\mathrm{mW},\quad P_{\mathrm{k}}\approx 45~\mathrm{mW}. \)
b) Soros kapcsolásnál a diódák árama megegyezik, feszültségeik pedig összeadódnak, összegük: \(\displaystyle U_{\mathrm{v}}+U_{\mathrm{z}}+U_{\mathrm{k}}=7{,}5~\mathrm{V}\). Próbálgatással megtalálható, hogy ez \(\displaystyle I\approx 39~\mathrm{mA}\) áram esetén teljesül. Ekkor \(\displaystyle U_{\mathrm{v}}\approx 1{,}95~\mathrm{V}\), \(\displaystyle U_{\mathrm{z}}\approx 2{,}6~\mathrm{V}\), \(\displaystyle U_{\mathrm{k}}\approx 2{,}95~\mathrm{V}\). Az egyes diódák teljesítménye ismét a \(\displaystyle P=UI\) összefüggés alapján:
\(\displaystyle P_{\mathrm{v}}\approx 76~\mathrm{mW},\quad P_{\mathrm{z}}\approx 101~\mathrm{mW},\quad P_{\mathrm{k}}\approx 115~\mathrm{mW}. \)
Vértesi Janka (Debreceni Ady E. Gimn., 12. évf.)
II. megoldás. b) Ha a három görbét vízszintes irányban grafikusan összeadjuk (ábra), akkor megkapjuk a soros kapcsolás eredő karakterisztikáját, amelyről a \(\displaystyle 7{,}5~\mathrm{V}\)-hoz tartozó áramérték közvetlenül leolvasható.
A megoldás többi része megegyezik az I. megoldással.
24 dolgozat érkezett. Helyes 10 megoldás. Kicsit hiányos (3 pont) 5, hiányos (1–2 pont) 9 dolgozat.
Azok is figyelmesen olvassák el a Versenykiírást, akik tavaly már részt vettek versenyünkben.
Idén is matematikából, fizikából és informatikából indítunk versenyeket. Egyénileg, illetve csapatban is lehet versenyezni, a versenyek 9 hónapon keresztül, 2025. szeptemberétől 2026. június elejéig tartanak. Minden hónapban új feladatokat tűzünk ki, és a megoldásokat a következő hónap elejéig küldheted be. A verseny végeredményét a 2026. szeptemberi számunkban hirdetjük ki. A díjakat jövő ősszel, a KöMaL Ifjúsági Ankéton adjuk át.
P. 5674. Egy hőerőgép egy \(\displaystyle C\) hőkapacitású, kezdetben \(\displaystyle T\) hőmérsékletű test és egy állandó \(\displaystyle T_0\) hőmérsékletű, nagy méretű hőtartály között üzemel.
Vizsgáljuk a következő két esetet: \(\displaystyle T=T_0+\Delta T\) és \(\displaystyle T=T_0-\Delta T\). Melyik esetben nyerhetünk több munkát?
Példatári feladat nyomán
I. megoldás. A maximális, reverzibilis folyamatban működő gép (Carnot-gép) által végzett munka a hatásfok folyamatos változása miatt mindkét esetben integrálással fejezhető ki.
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. 5679. Vízszintes talajon súrlódásmentesen mozoghat egy \(\displaystyle M\) tömegű, lapos felületű, kezdetben álló kiskocsi, amelynek egyik végén egy \(\displaystyle m=M/2\) tömegű, kicsiny hasáb helyezkedik el. A kiskocsi \(\displaystyle \ell=24~\mathrm{cm}\) hosszú, a rajta lévő hasáb és a kiskocsi között a súrlódási együttható \(\displaystyle \mu=0{,}2\).
a) Legfeljebb mekkora \(\displaystyle v_0\) sebességgel lökhetjük meg a kicsiny hasábot, hogy ne essen le a kiskocsiról?
b) Mekkora lesz a kiskocsi és a hasáb sebessége abban a pillanatban, amikor a hasáb lerepül a kiskocsiról, ha \(\displaystyle v_1=2v_0\) sebességgel lökjük meg a hasábot?
Közli: Wiedemann László, Budapest
P. 5680. Amikor a \(\displaystyle 30^\circ\)-os hajlásszögű, vízszintes síkban folytatódó domboldalt mindenütt hó borította, Peti szokatlan módját választotta a szánkózásnak: az emelkedő aljától számított \(\displaystyle 5~\mathrm{m}\) távolságból különböző kezdősebességgel indult el.
a) Mekkora kezdősebesség esetében áll meg leghamarabb a szánkó?
b) Milyen hosszú utat tett meg felfelé az emelkedőn ebben az esetben a szánkó?
A szánkó pályája egybeesett a domboldal esésvonalával. A lejtő töréspontmentesen csatlakozik a vízszintes felülethez. A szánkó és a hó között a súrlódás elhanyagolható.
Tornyai Sándor fizikaverseny, Hódmezővásárhely
