Feladat: 222. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Biró István ,  Bogdán Péter ,  Demeter Zoltán ,  Geresdi Attila ,  Jurányi Zsófia ,  Márton Zoltán Csaba ,  Nagy Ádám ,  Orosz Gergő ,  Sükösd Zsuzsanna ,  Szilágyi Péter ,  Vigh Máté 
Füzet: 2001/szeptember, 375 - 377. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Ütközés fallal, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2001/február: 222. fizika mérési feladat

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

A mérés gondos elvégzéséhez olyan ,,korongkilövő szerkezetre'' volt szükség, amellyel többször is (a mérési hibán belül) ugyanakkora kezdősebességgel lehetett indítani a korongot. Ezt a technikai feladatot legtöbben valamilyen rugós vagy gumis ,,parittyával'' oldották meg. Biró István (Marosvásárhely, Bolyai Farkas Líceum 10. o.t.) ügyes szerkezetet konstruált, amely a kilövés körülményeinek reprodukálhatósága mellett a korong pályájának kirajzolását is megoldotta (1. ábra). A korong közepébe lyukat fúrt, melybe egy cérnával körbetekert fogpiszkálót helyezett. A cérnaszálat tintával itatta át, így a sima üveglapot éppen érintő tintás cérnaszálvég kirajzolta a korong tömegközéppontjának pályáját.
Ketten ‐ Nagy Ádám (Budapest, Szent István Gimn., 12. o.t.) és Biró István ‐ észrevették, hogy a visszapattanó korong pályája nem egyenes, hanem ,,elferdül'', ezt a megfigyelést azonban a visszapattanási szög megállapításakor nem használták ki. Valamennyi versenyző a már megállt korong helyzetéből számította ki a β2 visszaverődési szöget, ez azonban egy kicsit eltér az ütközésre jobban jellemző, jóllehet nehezebben mérhető β1 szögtől (2. ábra).

A mérés kivitelezésének egyik lényeges pontja a megfelelő csúszófelület kiválasztása. Legtöbben valamilyen sima felületet választottak, amelyen a sebesség mérésénél figyelembe kellett venniük a súrlódást is. Jurányi Zsófia (Pécs, Leöwey Klára Gimn. 12. o.t.) étolajjal bekent bútorlapon végezte méréseit. Állítása szerint ezen a lapon a súrlódás elhanyagolhatóan kicsi. Geresdi Attila (Pécs, Árpád Fejedelem Gimn. 11. o.t.) egy 1m2-es felületű légpárnás asztalon kísérletezett. A szögek mérését általában vonalzó és szögmérő segítségével oldották meg a versenyzők, de más megoldás is előfordult: Sükösd Zsuzsanna (Budapest, Orsolya Rendi Szent Angéla Gimn. és Ált. Isk. 7. o.t.) például a ,,kockás'' konyhakövezet koordináta-rendszerét használta fel a korong helyének és mozgásának meghatározására.

Csaknem minden versenyző azt az eredményt kapta, hogy a visszaverődési szög nagyobb, mint a beesési szög, az eltérés azonban kicsi, illetve a merőlegeshez közeli értékeknél egyre kisebbé válik. Ezt szemlélteti Szilágyi Péter (Debrecen, Kossuth L. Gyak. Gimn. 9. o.t.) 3 különböző sebességre utaló mérési eredményeinek grafikus ábrázolása (3. ábra). Nagy Ádám a visszaverődési és a beesési szög arányát ábrázolta a beesési szög függvényében (4. ábra).
A szögek mérésénél nehezebb a sebességfüggés kísérleti vizsgálata. Különböző magasságú lejtőkről indított korongok sebessége közötti eltérés nem olyan nagy, hogy ‐ a számottevő mérési hibák mellett ‐ egyértelmű kapcsolatot lehetne találni a szögek és a sebességek között. (Parittyás kilövőszerkezetnél az ütközés sebessége nagyobb lehet, viszont a sebesség mérése válik bizonytalanabbá.) Az 5. ábra Jurányi Zsófia mérési adatait mutatja. A β visszaverődési szöget ábrázolta (a mérési pontosságot is feltüntetve a rajzon) különböző v ütközési sebességek esetén, a beesési szög α=45 rögzített értéke mellett. Látható, hogy a vizsgált tartományban (az adott mérési pontosság mellett) β nem függ v-től.