Feladat: 124. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Czirók András ,  Nagy Judit ,  Sallai László 
Füzet: 1990/november, 426 - 427. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Egyenletes mozgás (Egyenes vonalú mozgások), Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1990/március: 124. fizika mérési feladat

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

A méréshez állandó méretű ,,esőcseppeket'' bürettával célszerű előállítani. A bürettából hulló csepp méretét csak a büretta kifolyó nyílásának átmérője befolyásolja. Különböző bürettákat használva különböző méretű cseppeket állíthatunk elő. A cseppek sugarát úgy mérhetjük meg pontosan, ha lemérjük 50‐100 csepp együttes térfogatát, és ebből következtetünk egy csepp térfogatára, illetve sugarára.
A sebesség mérése már sokkal nehezebb, hiszen elég rövid időket kell mérnünk. Sallai László (Túrkeve, Ványai A. Gimn. I. o. t.) két különböző módon is megmérte a cseppek sebességét.
1. módszer: A tintával színezett cseppek két, egymástól 30cm-re lévő fénykapu előtt haladtak el (1. ábra).

 
 
1. ábra
 


A két fénykapu közti út megtételéhez szükséges időt egy ezredmásodperc pontosságú óra mérte. A cseppet kb. 2m magasságból kellett ejteni, hogy a sebessége állandósuljon. A táblázat második és harmadik sora az 1. módszerrel végzett mérési sorozat mérési eredményeit tartalmazza. Látható, hogy a sebességmérés hibája 2% alatt van.
2. módszer: A cseppeket egy osztásokkal ellátott lap előtt ejtjük, és a cseppek esését videofilmre vesszük (2. ábra).
 
 
2. ábra
 

A filmet ,,kikockázva'' megállapíthatjuk, hogy két képkocka között (azaz 1/50s alatt) mennyi utat tett meg a vízcsepp. A táblázat negyedik és ötödik sora tartalmazza két méréssorozat eredményeit. Ennek a módszernek a hibája jóval nagyobb, mint az előzőé.
 
 
3. ábra
 

A 3. ábra a mért sebességadatokat mutatja a sugár függvényében. Látható, hogy a vizsgált tartományban a nagyobb sugarú cseppek gyorsabban esnek.
 

Megjegyzés. Sokan a cseppek sugarának lemérése után valamilyen közegellenállási törvényt feltételezve, számolással próbálták meghatározni a cseppek sebességét. A feladat azonban nem ez volt, hanem a cseppek sebességének megmérése. A mért adatokból lehetne következtetni a cseppekre ható közegellenállási erő jellegére a vizsgált sebességtartományban.
 

 r  [mm]0,620,891,131,241,421,531,711,841,882,01v1  [m/s]3,153,864,464,684,995,185,465,645,735,9v2  [m/s]3,133,824,414,654,935,115,45,665,715,82v3  [m/s]33,54554,555,55,56v4  [m/s]3,53,54,54,544,55,55,566

 
A különböző sugarú cseppek esési sebessége az 1. (v1, v2), illetve a 2. (v3, v4) módszerrel mérve.