Feladat: 225. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Biró István ,  Coc Károly ,  Demeter Zoltán ,  Flender Gyöngyi ,  Jurányi Zsófia ,  Nagy Ádám ,  Soós Péter ,  Vigh Máté 
Füzet: 2001/október, 442 - 443. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Egyéb folyadékok és gázok mechanikája, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2001/május: 225. fizika mérési feladat

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

A mérés legkritikusabb pontjának a bemerülési mélység megfigyelése és megmérése bizonyult, mert az olajcsepp csak kis mélységig merült a vízbe s igen hamar feljött a felszínre. A minél pontosabb megfigyelés érdekében a mérést végzők a legkülönbözőbb megoldásokhoz folyamodtak. Demeter Zoltán és Coc Károly (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum) videófelvételt készített a jelenségről, Flender Gyöngyi (Hajdúszoboszló, Hőgyes E. Gimn.) diavetítőt, Vigh Máté (Pécs, Babits M. Gimn.) lencsés kivetítést, Biró István (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum) pedig egy oldalára fordított írásvetítőt használt. Többen szabad szemmel végzett megfigyelésekkel is elég pontos mérési eredményekhez jutottak.
Soós Péter (Kiskunhalas, Bibó I. Gimn.) egy másodpercenként 12-szer felvillanó lámpa segítségével stroboszkopikus felvételeket készített. Az olajba nagyon finom alumíniumport kevert, amely jól visszaverte a fényt, de az olaj tulajdonságait lényegesen nem módosította. Szobahőmérsékletű vízzel kísérletezve azt tapasztalta, hogy az olajcseppek vagy teljesen ,,visszapattantak'' a víz felszínéről, vagy sok apró cseppre szakadtak szét a becsapódáskor. Ezért ‐ a felületi feszültség csökkentése érdekében ‐ merülőforralóval melegíteni kezdte a vizet. A legnagyobb behatolási mélységet a forráspont közelében tapasztalta, további méréseit forró (80‐90∘C-os) vízzel végezte.

 
Soós Péter stroboszkopikus felvételei

A méréshez általában normál étolajat és desztillált vizet (esetleg csapvizet) használtak a versenyzők, és különböző csepegtető eszközök (orvosi fecskendő, pipetta, különböző átmérőjű csövek) segítségével próbáltak meghatározott méretű cseppeket előállítani. Igen ötletes Vigh Máté megoldása: egy műszerolajat tartalmazó műanyagflakon (olajozó) fokozatosan elvékonyodó (csonka kúp alakú) csepegtetőjéből sorra kis darabokat vagdosott le, így sokféle cseppmérettel tudott kísérletezni. Nagy Ádám (Budapest, Szent István Gimn.) egy orvosi fecskendő végét celofánnal fedte el, erre kis lyukat szúrt, majd a lyukat egyre jobban tágítva változtatni tudta az olajcseppek méretét.

A mérési eredmények sokfélék, erősen függtek attól, hogy mekkora cseppekkel és milyen ejtési magasság-tartományban végezték el a kísérletet. Általános tapasztalat, hogy a bemerülési mélység az ejtési magasság növelésével nő, és adott magasságból ejtve a nagyobb cseppek mélyebbre merülnek.

A mérés elvégzése során néhány érdekes megfigyelés is született. Jurányi Zsófia (Pécs, Leöwey K. Gimn.) azt tapasztalta, hogy csak az egészen magasról indított és elég nagy cseppek képesek teljesen behatolni a vízbe, a többiek csak részben, azután gyorsan szétterülnek a víz felszínén. Többen megfigyelték, hogy az egyre nagyobb cseppek behatolási mélysége nem a méretükkel arányosan nő (akár a térfogatukkal, akár pedig az átmérőjükkel jellemezzük a ,,méretet''), hanem bonyolultabb kapcsolat lehet ezen két mennyiség között. (Ezt a kapcsolatot azonban a mérési adatok nagy szórása és a mérethatárok viszonylag szűk tartománya miatt nem lehetett meggyőző módon meghatározni.) Sokan megemlítették, hogy az elég magasról indított és nagyobb méretű olajcseppek a vízfelszín elérésekor, vagy azt követően több apró cseppre szakadnak, s ilyenkor a behatolási mélység fogalma is kérdésessé válik.
A mérési hiba elsősorban a mélységmérés bizonytalanságából adódott, a relatív hiba nagyságrendje 10-40%-ra becsülhető.