A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A pingponglabdára a nehézségi erőn és a lyuk pemere által kifejtett kényszererőn kívül a víz nyomásából származó ,,felhajtóerő'' hat. Ez utóbbi nem számítható olyan egyszerűen, mint a teljes egészében víz alatt levő testeknél, hiszen a lyuk alatti rész nem érintkezik a vízzel. (A probléma részletesebb elméleti tárgyalását lásd az FN. 2784. feladat megoldásánál, lapunk 283. oldalán!) Azt azonban könnyen beláthatjuk, hogy a vízmagasság csökkenésével a szokásos felhajtóerőből hiányzó rész fokozatosan csökken, tehát a víz által kifejtett (felfelé ható) erő egyre növekszik. Ha ez az erő eléri és meghaladja a pingponglabda súlyát, a labda elválik a lyuktól. A mérés elvégzésekor célszerű átlátszó falú edényt (például műanyag mérőhengert) használni, ennél a vízszint kritikus magasságát könnyen le tudjuk olvasni. Ügyelnünk kell arra, hogy az edény alján a lyuk sima peremű és minél pontosabban kör alakú legyen, így a mérés közben nem folyhat ki a víz a labda mellett. Célszerű minden lyukméret mellett több mérés eredményét átlagolni, így pontosabban kapjuk meg a kritikus vízmagasság értékét. Az 1. grafikon Varga Dezső (Miskolc, Földes F. Gimn., II. o. t.) mérési eredményeit mutatja, mindegyik pont 6‐8 mérés átlaga. Látható, hogy a lyuk sugarának növekedtével erősen csökken. Elméleti megfontolások szerint (amennyiben elhanyagoljuk az adott átmérőjű pingponglabda vízbe merülő résztérfogatának a lyuk méretétől való függését) a kritikus vízmagasság a lyuk területével, vagyis a lyuk sugarának négyzetével fordítottan arányos. A 2. grafikon -t függvényében ábrázolja, s a mérési adatok jó közelítéssel egy (az origón átmenő) egyenesen helyezkednek el.
1. grafikon 2. grafikon Érdekes jelenség, hogy amikor a labda kicsit felemelkedik a lyukról és megindul a víz kiömlése, a Bernoulli-törvénynek megfelelően a lyuk pereme közelében lecsökken a víz nyomása, s emiatt a labda nem tud felemelkedni a víz felszínére. A pontos mérésnél tehát meg kell különböztetnünk a vízfolyás megindulását és a labda felemelkedését.
|