Feladat: 227. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Biró István ,  Geresdi Attila ,  Mózer Tamás ,  Orosz Gergő ,  Rakyta Péter ,  Szilágyi Péter ,  Vigh Máté 
Füzet: 2002/január, 54 - 55. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2001/október: 227. fizika mérési feladat

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

A mérés elvégzése során két technikai nehézség adódott:
‐ Olyan karika kiválasztása, amelynek lengései nem csillapodtak nagyon gyorsan.
‐ Hogyan lehet megakadályozni a karika megcsúszását a ,,szögön''?

A mérést végzők sokféle karikát választottak: ,,hulla-hopp'' karikát, biciklikereket, saját készítésű drótkarikát, tornászgyűrűt stb. A megcsúszás elkerülése érdekében csak igen kicsit térítették ki a karikákat (ez egyébként is feltétele a harmonikus lengéseknek), vagy valamilyen ,,trükkös'' megoldáshoz folyamodtak.
Vigh Máté (Pécs, PTE Babits M. Gyak. Gimn., 10. o.t.) például az 1. ábrán és a 2. ábrán látható felfüggesztéseket alkalmazta. Az egyik esetben a karikához ‐ annak síkjára merőlegesen ‐ mereven hozzáerősített egy rövid hurkapálcát, úgy, hogy az a karikához képest se forogni, se mozogni ne tudjon. A hurkapálca végeihez szívószálból készített csapágyat szerelt, és azokat mereven rögzítette az alátámasztáshoz. (A súrlódást olajozással csökkentette.) A karika így csak a saját síkjában tudott lengeni, nem csúszhatott meg, és az elhanyagolható tehetetlenségi nyomatékú hurkapálca nem változtatta meg a lengésidejét. A másik esetben (amikor a saját síkjára merőleges lengéseket akarta mérni) kettős, csuklós felfüggesztéssel helyettesítette a ,,szöget''. Vigyázott arra, hogy a (szaggatott vonallal jelölt) forgástengely éppen az eredeti összeállításnak megfelelő magasságba kerüljön.


 1. ábra 2. ábra 

Mózer Tamás (Hévíz, Bibó István Gimn., 10. o.t.) a karika lengéseit egy fényforrás segítségével vízszintes síkra vetítette, így könnyen észrevette, ha a karika különböző lengési ,,módusai'' keveredtek. A mérők nagy többsége azt az eredményt kapta, hogy a saját síkjában mozgó karika T1 lengésideje nagyobb, mint a karika síkjára merőleges irányú lengések T2 periódusideje. Mózer Tamás 5 különböző (fa, műanyag, kétféle fém és egy keménygumi) karikára végezte el a mérést. Az indítás után 10‐10 lengésidőt mért, és a lengésidők T2/T1 arányára rendre 0,866, 0,865, 0,847, 0,80 és 0,863 értékeket kapott. Ezek szórásából, valamint az egyes időmérések leolvasási hibáiból, továbbá a karikák deformációiból adódó szisztematikus hibákból az egész mérés pontosságát 2‐3 százalékosra becsülte.
Többen összevetették a mérési eredményeket az elméletileg megjósolható T2/T1=3/2≈0,866 értékkel. Ez utóbbi egy ,,végtelen vékony'' (vagyis elhanyagolható vastagságú), homogén tömegeloszlású karikára vonatkozik, ha a maximális kitérítés szögével nullához tartunk. Ezek a feltételek egy ténylegesen elvégezhető mérésnél nyilván nem állnak fenn, hanem csak közelítőleg teljesülhetnek. Emiatt nem baj, ha a mérések eredménye eltér attól, aminek ,,ki kellett volna jönnie''. Jelen esetben a mért adatok és az elméleti várakozás összhangja (a becsült mérési hibák figyelembe vételével) jónak mondható.