A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Megoldás. A mérés első szakasza, hogy ,,legyártsuk'' a jégrudakat. A jégrudak előállítására különböző műanyag (általában PVC) csöveket használtam. Különböző átmérőjű csövekből különböző hosszúságú darabokat vágtam le. A vízzel töltött csövek végét parafa dugó, szilikondugó vagy ragasztószalag segítségével zártam le. Nagyon fontos volt, hogy a bezárt víz ,,légmentes'' legyen, ne maradjon mellette légbuborék, különben a mérés pontatlan lesz. Minden ilyen műanyag csövet legalább 24 óráig hűtöttem a mélyhűtőben, majd kivettem és langyos vizet csurgattam a műanyag oldalára. Egy pálca segítségével eltávolítottam a jeget a műanyagcsőből. Ezzel elkészült a hengeres jégpálca, amit ‐ ha a mérés igényelte ‐ megfelelő hosszúságúra vágtam fűrésszel. Ezután feljegyeztem a hosszát és az átmérőjét. A jégpálca hosszát () colstok segítségével határoztam meg, míg az átmérőjét () tolómérő segítségével. A mérés második szakaszában a jégrúd eltöréséhez szükséges erőt mértem meg. Kerestem két vasrudat, majd azokat hőszigetelő anyagba (rongyba) csomagoltam. Azért választottam vasrudakat, mert azok a terhelőerő hatására nem görbülnek el, mint a fa. Azért kellett hőszigetelő anyagba becsomagolni a vasrudakat, mert a fémek jól vezetik a hőt, és gyorsan megolvasztották volna a jégpálcát.
A két vasrudat egymással párhuzamosan egy emelvényre helyzetem, hogy a keresztben rájuk fektetett jégpálcát egy erőmérő segítségével lefele tudjam húzni. A jégpálcára rátettem egy hurkot, amit gondosan a pálca közepére igazítottam. A hurokra egy erőmérőt akasztottam, majd bekapacsoltam egy lassított felvételt (másodpercenként 240 képkockát) készítő videokamerát, amelyet pontosan az erőmérőre irányítottam. Elkezdtem húzni az erőmérőt egészen addig, amíg a jégrúd el nem tört. (A rugós erőmérővel nem tudtam 110 N-nál nagyobb erőt mérni.) Ezután megállítottam és visszanéztem a felvételt, amelyből egyértelműen kideríthető, hogy mekkora erőnél tört el a jégrúd. Minden jégpálcát egyszer használtam fel. A méréséket egyszer végeztem el (jóllehet azok megismétlése nagyobb pontosságot eredményezne), mert a mélyhűtőnk mérete és a rendelkezésre álló idő korlátai miatt nem tudtam több jégpálcát legyártani. A mérési adatokat táblázatba foglaltam:
F [N]d [cm]L [cm]F [N]d [cm]L [cm]4,81,519 4,811781,219 101,217161,519 21,81,517221,719 341,71736219 60,5217542,319 1002,317702,519
Szerettem volna összefüggést találni különböző átmérőjű, de azonos hosszúságú jégpálcák esetén az F törőerő és a d átmérő között, illetve F és L között adott jégátmérő mellett. Ezért grafikonon ábrázoltam az összetartozó F és d, illetve F és L értékpárokat, és a mérési pontokra számítógéppel különböző függvényeket illesztettem. (A jegyzőkönyvben szereplő grafikonokat és a függvényillesztések eredményét terjedelmi okokból itt nem közöljük. ‐ A szerk.)
A mérés pontossága, hibabecslés A mérés leolvasási hibái: a rúgós erőmérő pontatlansága ±1N, a colstok pontatlansága ±0,1cm, a tolómérő pontatlansága ±0,01cm. Statisztikus hiba becslésére nem volt lehetőségem, mert a mérést nem tudtam sokszor megismételni.
További megjegyzések: A mérés során figyelni kell a következőkre: 1. Ne keletkezzen buborék a jégpálcában. 2. A jégpálca mindenhol ugyanolyan vastag legyen. 3. A megfelelő méréshatárú rúgós erőmérőt használjam (10 20, 30, 40, 50 és 100 N közül választhattam.) Nem szabad túl erős rugót választani, mert akkor pontatlanabb lesz a mérés. Mindig a legkisebb méréshatárú erőmérővel érdemes kezdeni a mérést. 4. A jégpálca mindig a végénél (annak közelében) legyen alátámasztva. 5. A műanyag cső melegítése során a víz langyos, vagy inkább hideg legyen, különben eltörik a csőben a jégpálca. 6. A kamera mindig szemből ,,nézzen'' az erőmérőre. |
|