Feladat: 88. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Buzinkay András ,  Csúcs Gábor ,  Mimon Tibor 
Füzet: 1986/október, 335 - 336. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Folyadékhozam, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1986/március: 88. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A kifolyó víz sebességét liter/s egységekben egy mérőedénnyel és stopperórával mérhetjük meg legegyszerűbben. A mérés akkor lesz viszonylag pontos, ha hosszú ideig mérhetünk ‐ ehhez viszont azt kell biztosítani, hogy a vízszint közel azonos maradjon. Ezt például úgy érhetjük el, hogy felülről ‐ egy megfelelő erősen kinyitott csapon keresztül ─ állandóan pótoljuk a kifolyó vizet.
Buzinkay András (Bp., Piarista Gimn. III. o. t.) úgy oldotta meg a vízszint stabilizálását, hogy a flakont oldalt bizonyos magasságig levágta (1. ábra). Emellett az erős örvénylések elkerülésére ,,terelő lemezt'' alkalmazott, a kiértékelésnél pedig figyelembe vette, hogy a felületi feszültség miatt a vízszint 2‐3 mm-rel magasabb, mint a bevágás. Kicsit pontatlanabb, de egyszerűbb módszer az, hogy a flakonon kb. centiméterenként jeleket teszünk, s megmérjük, mennyi időnként folyik ki két jel közötti térrészből a víz. A flakon keresztmetszetéből és az időközből kiszámíthatjuk a kifolyás sebességének átlagértékét.

 
 
1. ábra
 

A sebesség m/s egységekben mért értéke a fenti adatokból elvben  kiszámítható, ha ismerjük a kifolyó vízsugár keresztmetszetét. Ez azonban nehezen és pontatlanul mérhető. Elvileg megalapozottabb és egy kicsit pontosabb is az, ha más módszert választunk: megmérjük, hogy valamely H magasságból esve mekkora d távolságot tesz meg a vízsugár (1. ábra). A szabadesés ideje: t=2Hg, ezalatt v0 kezdősebesség esetén (a légellenállást és a felületi feszültség hatását elhanyagolva) d=v0⋅t utat tesz meg vízszintesen a víz, ezekből az összefüggésekből: v0=dg2H adódik. Mivel d és H vonalzóval (kb. 5-10% pontosan) mérhető és g=10m/s2, a sebesség a h vízmagasság függvényében meghatározható. (2. ábra).
 
 
2. ábra
 
A sebesség ‐ amennyiben ideális folyadéknak tekintjük a vizet ‐ a Torricelli féle v=2gh szerint függene a h magasságtól. A 2. ábra valóban a v∼h alakú.