A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A modellkísérlethez szükséges légáramlást legegyszerűbben hajszárítóval vagy (,,fordítottan'' működtetett) porszívóval hozhatjuk létre. Az áramlás sebességének meghatározása kicsit körülményesebb. Liptai Bernadett (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., I. o.t.) egy 20 literes műanyagzsákot fúvatott fel porszívóval, s közben mérte az időt, majd a képletből kiszámította az keresztmetszetű csövön kiáramló levegő átlagsebességét. Hajszárítóval is kísérletezett, annak kétféle fokozatát, illetve 220 V mellett 110 V tápfeszültséget is használva négyféle áramlási sebességet tudott beállítani. Négyesi Gábor (Eger, Szilágyi E. Gimn., II.o.t.) a cső száját elhagyó levegő mozgását kúpszerűen kiszélesedőnek tekintette, s a csővégtől való távolság változtatásával (és némi számolással) bizonyos határok között fokozatosan változtatható áramlási sebességet tudott beállítani. Bódis Ildikó (Sümeg, Kisfaludy S. Gimn., III. o.t.) szélsebességmérő segítségével mérte a porszívóval keltett légmozgás sebességét, a porszívótól mért távolságot 45 cm-től 180 cm-ig változtatva. Major Zsuzsanna (Stuttgart, Friedrich-Eugens Gymn., III. o.t.) ventillátorral keltett mesterséges szelet, amelynek sebességét úgy határozta meg, hogy megmérte, mekkora erőt fejt ki a függőlegesen lefelé irányított légmozgás egy levélmérlegre helyezett területű vékony körlapra. Az képletből (körlemezre ) kiszámítható az áramlás sebessége. A fenti módszerek valamelyikével megmért sebességű légáramlás által a gyufadobozra kifejtett erő ugyancsak többféle módszerrel mérhető. Ronyecz Andrea (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., 8. o.t.) levette egy levélmérleg tányérját, a mérlegkar csonkjára felszúrta a gyufásdobozt, majd függőleges légáramlással fúvatott doboznál a levélmérlegen leolvasta a ,,súly'' megváltozásával egyenlő közegellenállási erőt. Major Zsuzsanna vízszintes asztallapra állította a dobozt, hátul megtámasztotta, majd azt mérte, hogy a ventillátor szele mekkora távolságnál képes felborítani a dobozt. A gyufásdoboz méreteinek és súlyának méréssel meghatározott adataiból (és a felborulás határeseteiben a forgatónyomatékok egyenlőségéből) ki lehet számítani a dobozra ható ,,szélerőt''. Bódis Ildikó egy finom rugóból maga készített érzékeny dinamométert, amelyet (hitelesítés után) felhasználhatott a dobozra ható erő méréséhez. Négyesi Gábor vékony cérnaszálakon felfüggesztette a dobozt, majd azt mérte, hogy a ,,szél'' hatására a cérnaszálak mennyire térnek el a függőlegestől. Valamennyi versenyző azt tapasztalta, hogy a gyufásdobozra ható erő jól közelíthető egy, az áramlási sebesség négyzetével arányos függvénnyel: , ahol , ha az erőt N-ban, a sebességet pedig -ban mérjük. A panelházra ható erőt a fenti képletből akkor becsülhetjük, ha feltételezzük, hogy az függvény menete a modellkísérletben alkalmazott sebességnél 3-szor nagyobb sebességekre is érvényes. Azt is feltesszük továbbá, hogy a szél által kifejtett erő az akadály keresztmetszetével arányos. Mivel ez utóbbi az 1000-szeres lineáris kicsinyítés miatt -szor nagyobb a panelházra, mint a gyufásdobozra, a házra ható erőre kb. N adódik. Ezt az értéket azonban csak nagyságrendi becslésnek fogadhatjuk el, a számértékét semmiképpen nem szabad komolyan vennünk, hiszen a modellkísérlet áramlási viszonyai eltérnek a tényleges helyzettől.
Megjegyzés. A folyadékok és gázok áramlását leíró egyenletek azt mutatják, hogy kicsinyített modell áramlása és az eredeti áramlás akkor lesz hasonló jellegű, ha az áramlás sebességéből, a közeg sűrűségéből, viszkozitásából és a test hosszméretéből képzett dimenziótlan mennyiség, az ún Reynolds-féle szám mindkét esetben ugyanakkora. Mivel a modellkísérletünkben és nem változott, pedig -szer kisebb a doboznál, mint a háznál, a két áramlás csak akkor lenne hasonló, ha a modellkísérletet 1000-szer nagyobb szélsebességgel végeznénk. Ez technikailag megvalósíthatatlan, de elvileg sem lenne helyes, hiszen az ilyen gyors, sebességű áramlás már a hangsebességet is meghaladja, emiatt ilyenkor egy sor új jelenség lép fel. Ezek az elvi és technikai okok akadályozzák meg, hogy például szélcsatornás kísérletekben nagyon kicsi modelleket használjanak. A feladatban végzett erőbecslés azért nem áll nagyon messze a valóságos helyzettől, mert a közegellenállási erőképlet () viszonylag széles Reynolds-szám tartományban alkalmazható.
|