| Feladat: | 218. fizika mérési feladat | Korcsoport: 14-15 | Nehézségi fok: átlagos |
| Megoldó(k): | Bárkai János , Biró István , Coc Károly , Jurányi Zsófia , Nagy Ádám , Orosz Gergő , Pethő Balázs , Szatmári Emőke , Szilágyi Péter | ||
| Füzet: | 2001/január, 61 - 63. oldal |  PDF | MathML |
|
| Témakör(ök): | Mechanikai mérés, Állandó (permanens) mágnes, Mérési feladat | ||
| Hivatkozás(ok): | Feladatok: 2000/október: 218. fizika mérési feladat | ||
|
A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A legtöbben úgy végezték el a mérést, hogy az ingaszerűen felfüggesztett mágnest oldal irányú (vízszintes vagy ferde) erővel kitérítették, és meghatározták az erő nagysága és a kitérítés szöge közötti összefüggést. Jurányi Zsófia (Pécs, Leöwey K. Gimn., 12. o.t.) rugós erőmérőt használt (1. ábra), és ehhez kellően erős ‐ kerékpárdinamóból kiszerelt ‐ mágneseket választott. A mágneses vonzóerő rohamos csökkenése miatt csak nagyon kis szögtartományban tudott mérni. Igen nehezen sikerült beállítania az egyensúlyi helyzetet, mert a mágnesek könnyen ,,összerántották egymást''. A mágnesek között ható vonzóerőt az erőmérő által mutatott értékből és a felfüggesztett mágnes előzőleg megmért súlyából számította ki. Mérési adatait a 2. ábra grafikonja mutatja. Látható, hogy az erő a kitérítés szögének (a mágnesek távolságának) növekedtével rohamosan csökken.  1. ábra Nagy Ádám (Budapest, Szent István Gimn., 12. o.t.) csigán átvetett fonállal és egy súllyal vízszintes irányban húzta el a felfüggesztett mágnest (3. ábra). Csak kis kitéréseket hozott létre, így a LEGO-ból épített csigatartó torony magasságát nem kellett változtatnia. Az eltérítő erőt mindvégig vízszintesnek tekinthette, a mágnesek között ható erőt pedig a súlyokból számítással határozta meg. (A csigánál fellépő súrlódást nem vette figyelembe, ez szisztematikus hibát okozhatott.) Hasonló elrendezést alkalmazott Bíró István (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum 10. o.t.) is, de ő a szögmérés pontosságát egy ,,lézerceruza'' segítségével próbálta javítani.
A sztatikus (egyensúlyi elrendezésen alapuló) mérések mellett más módszerrel is próbálkoztak a versenyzők. Pethő Balázs (Pécs, Babits M. Gyak. Gimn., 12. o.t.) kúpingát készített, tehát olyan mozgásba hozta a felfüggesztett mágnest, hogy annak fonala a függőlegessel közel állandó szöget zárjon be. Megmérte a kúpinga keringési idejét a kitérés szögének függvényében, majd (a mozgásegyenlet segítségével) kiszámította a két mágnes között ható erőt. A periódusidő pontosabb mérése végett a mozgó mágnest egy lámpával megvilágította, és az árnyékot egy papírlapon figyelte meg (4. ábra). Ez a mérési módszer sem volt problémamentes, mert a mozgó mágnes síkja billegett, és a pálya sem mindig ,,sikerült'' kör alakúra.  4. ábra Szatmári Emőke (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum 12. o.t.) felfigyelt arra, hogy két mágnes általában nem csupán erőt fejt ki egymásra, hanem forgatónyomatékot is. (Ennek olyan következménye is van, hogy a mágnesek közötti erő ,,nem centrális'', tehát általában nem esik egybe a mágnesek közepét összekötő egyenessel!) A mágneseket egy-egy kifúrt és tengelyezett műanyagvonalzóhoz erősítette, az így készített ,,mérleget'' rézdrót súlyokkal kiegyensúlyozva próbált következtetni a mágnesek közötti forgatónyomatékra és az erőkre. A mérési feladat meglehetősen nehéz volt. A mágnesek beszerzése, felfüggesztése, a finom erőmérés megoldása, a mágnesek elfordulásának megakadályozása mindenkinek gondot okozott. Ez a mérés pontosságán is megmutatkozott, a hibát általában 20‐30 százalékosra becsülték a versenyzők. |
