Feladat: 184. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Friedl Zita ,  Katona Gábor ,  Keszler György ,  Négyesi Gábor ,  Ronyecz Andrea ,  Sarlós Ferenc 
Füzet: 1997/április, 254. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Hőtani mérés, Egyéb folyadék- és gázáramlás, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1996/december: 184. fizika mérési feladat

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

A mérés elvégzése ‐ a leírást követve ‐ elvben egyszerű volt, de a tényleges megvalósítása számos nehézséget okozhatott. A gyertya megbízható módon való rögzítése szabaddá teszi a kísérletező kezét és az ejtési magasságot (a gyertya méretének igen lassú csökkenését leszámítva) állandó értéken tartja. Legtöbben iskolai Bunsen-állványhoz rögzítették a gyertyát, és a megdöntött üvegfogó segítségével még a függőlegessel bezárt szöget is állítani tudták. A rajzpapír óvatos elmozdításával (adott ejtési magasság mellett) egy csepp-sorozatot kaphatunk, amely utólag kiértékelhető.
Többen felfigyeltek arra, hogy a megolvadt paraffin csepegésének kezdetekor a cseppek mérete csak egy kis idő elteltével stabilizálódik, válik közel egyformává. (Az első néhány csepp általában nagyobb, mint a többi.) Ronyecz Andrea (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn. II. o.t.) 2 cm és 2,5 m közötti ejtési magasságoknál végzett méréseket, különböző átmérőjű gyertyákkal. A csepegés közben nagyon lassan forgatta is a gyertyákat, mert előzőleg megfigyelte, hogy a ,,féloldalasan'' leégett gyertyából szaporábban és kisebb cseppekben csepeg az olvadt paraffin, mint a szimmetrikus gyertyából. A megdermedt paraffinfoltok átmérőjét (kezdetben 10-10, később 5-5 foltot ejtési magasságonként) tolómérővel mérte és az adatokat átlagolta. Ez a lépés ‐ a folt átmérőjének meghatározása ‐ az egész mérés legkényesebb, leginkább pontatlan része. Voltak, akik nem rajzlapra, hanem milliméterpapírra cseppentették a paraffint, s azon (kb. 1/2 mm-es pontossággal könnyen le tudták olvasni a folt átmérőjét.
Keszler György (Sümeg, Kisfaludy S. Gimn. III. o.t.) észrevette, hogy a ,,recés szélű'', nem pontosan kör alakú paraffinfolt mérete helyett érdemes a rajzpapír túlsó oldalán, az átitatódott paraffin nyomát mérni. Ez a nyom sokkal jobban közelíthető körrel. Négyesi Gábor (Eger, Szilágyi E. Gimn. IV. o.t.) leírta és lerajzolta, hogy nagyobb esési magasságoknál a megdermedt paraffinfoltból számos kisebb ,,tüske'' ágazik ki. Ez a jelenség különösen a keményebb, simább papírokra volt jellemző.
Érdekes jelenségre figyelt fel Friedl Zita (Sopron, Széchenyi I. Gimn. I. o.t.). Leírása (és rajza) szerint a viszonylag magasról ejtett paraffin foltjának közepe vékonyabb, mint a széle. A vastagabb, gyűrű alakú ,,gallér'' szélessége kb. 4-5 mm. Az ejtési magasságot csökkentve a folt mérete csökken, de nem a gallér szélessége, hanem középső ,,lyuk'' mérete változik. 30 cm körüli magasságból csepegtetve a folt közepe már csak egy kis pont, még alacsonyabbról csepegtetett paraffin foltján pedig nem különíthető el a középső rész.
A mérési adatok szerint a folt (átlagos) mérete eleinte rohamosan nő az ejtési magassággal, kis magasságnál kb. 8 mm, 1 méterről ejtve pedig kb. 15 mm a folt átmérője. (Ezek az adatok függhetnek a gyertya vastagságától, állásától és a minőségétől is.) Néhányan megfigyelték, hogy még magasabbról csepegtetve a paraffint a folt átmérője nem növekszik tovább, hanem inkább egy kicsit csökken. Az adatok ezt a természetes várakozást nem igazolták egyértelműen, de nem is cáfolták meg azt. (Az ,,elméleti megfontolások'' az olvadt csepp esés közbeni részleges megdermedésére, megszilárdulására hivatkoztak, de a mérési adatok erős szórása miatt ennek a ,,hipotézis'' ellenőrzése nem volt meggyőző. Az adatok kiértékelésénél általában óvatosan kell eljárnunk: valamilyen elméleti várakozást megfogalmazhatunk, hiszen anélkül nehéz a kiértékelés, de nagy a kísértés, hogy néha olyankor is ,,lássuk'' a magunkban előre eldöntött, vagy legalábbis várt eredményt, amikor az adatok nem, vagy nem eléggé egyértelműen mutatják azt.)
A mérés pontosságát a folt méretének mérési hibája szabja meg. Az centiméter nagyságrendű folt mérete legfeljebb néhány tizedmilliméter pontossággal mérhető (ha a leolvasási hibát pl. egy tolómérővel) csökkentjük is, a hasonló körülmények között csepegtetett foltok méretének statisztikus ingadozása nem tesz lehetővé néhány százalékos (esetenként 5-10 százalékos) relatív hibánál pontosabb mérést. Ehhez képest az ejtési magasság mérési hibája általában elhanyagolható.