| Feladat: | 10. fizika mérési feladat | Korcsoport: 14-15 | Nehézségi fok: könnyű |
| Megoldó(k): | Emri Miklós , Kucsera Gábor , Schmidt László , Wéber Tamás | ||
| Füzet: | 1978/január, 46 - 47. oldal |  PDF | MathML |
|
| Témakör(ök): | Mechanikai mérés, Egyéb folyadék- és gázáramlás, Egyéb folyadékok és gázok mechanikája, Mérési feladat | ||
| Hivatkozás(ok): | Feladatok: 1977/szeptember: 10. fizika mérési feladat | ||
|
A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A papír esési sebességét a papír súlya és a közegellenállás ‐ a papír körül kialakuló légáramlás ‐ határozza meg. Három kérdést érdemes megvizsgálni: A kérdések megválaszolásához különböző vastagságú, területű és alakú téglalapok vizsgálata szükséges. Wéber Tamás (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., IV. o. t.) pl. , és vastag papírlapokat használt. A téglalapok oldalhosszai centiméterben kettő hatványai voltak. Így ugyanazon mérési adatok megfelelő csoportosításával lehetőség volt arra, hogy hasonló téglalapokon tanulmányozza az esési sebességnek a területtől való függését, illetve azonos területű téglalapokon az oldalak arányától való függést. A papírlapokat magasról ejtette le úgy, hogy elengedéskor síkjuk vízszintes volt. A leesés idejét stopperórával mérte. Minden lapon három mérést végzett, majd a kapott esési idők átlagát vette. A mérési eredmények hibáját a legnagyobb és legkisebb esési idők különbsége alapján becsülte. Schmidt László (Budapest, I. István Gimn., III. o. t.) nem a talajra érés pillanatában, hanem a talaj felett -re állította le a stoppert. A talaj közelsége ugyanis lényegesen befolyásolja a papír körül kialakuló légáramlást, lecsökkenti az esés sebességét. Megállapította azt is, hogy az esés ideje nem függ lényegesen az indítás helyzetétől. A papírlap az elengedés után gyorsul, majd beáll a súlyerő és a közegellenállási erő egyensúlya és a lap közelítőleg egyenletes sebességgel esik. Különböző magasságokhoz tartozó esési idők összehasonlításával ugyan leválasztható a gyorsuló szakasz, azonban kvalitatív következtetéseket közvetlenül az esési idő vagy a összefüggésből számított átlagsebesség alapján is levonhatunk. (Emri Miklós, Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., IV. o. t.) A különböző papírlapok esése során három különböző jellegű mozgás jön létre (Kucsera Gábor, Pécs, 39-es Dandár úti Ált. Isk., 8. o. t.): a) A papírlap jobbra‐balra libegve esik, esetleg időnként átfordul. Ez a mozgás a négyzethez közeli téglalapokra jellemző. b) A kissé hosszúkás téglalapok hosszabbik tengelye közelítőleg vízszintes, ekörül egyenletesen forogva esnek. Az esés sebessége ilyenkor kisebb. c) A hosszúkás téglalapok tengelye függőleges irányba fordul, a téglalap keskeny szalagként csavarvonal ‐ szerű pályán esik. Az esés sebessége megnő, a mérési adatok erősen szórnak attól függően, hogy a függőleges helyzetbe fordulás mikor következik be. A mozgást erősen befolyásolja a papír ,,merevsége'', ami a papír vastagságával, méretével és alakjával egyaránt változik.  Az ábrán a Kucsera Gábor által mért esési időket ábrázoltuk a téglalap oldalainak aránya függvényében. Az ejtési magasság volt. Az eredmények alapján a következőket mondhatjuk. 1. A téglalap területe nem változtatja meg lényegesen az esési idejét. (Több tanuló ezt nagyobb mérettartományban is igazolta.) 2. Az esés ideje lényegesen függ a téglalap alakjától. A leglassabban az , oldalarány körüli téglalapok esnek, ebben a tartományban a b) típusú mozgás a jellemző. 3. A felületegységenként nagyobb súlyú téglalapok gyorsabban esnek. A közegellenállási erő -es sebességfüggése miatt azonos típusú mozgás esetén a felületegységenkénti súly négyzetgyökével arányos esési sebesség lenne várható. A gyorsuló szakasz figyelmen kívül hagyása és a papír merevségének változása ennek ellenőrzését nem tette lehetővé. A papír vastagsága a merevség változása miatt lényegesen befolyásolta az ábrán látható maximum helyét. |