Rugalmas alakváltozások » Laza csavarrugó (Slinky) ejtése

Média

Filmek

Jelenség leírása

A rugó alsó menete erőegyensúlyban van, ezért a fonál elégetése után is mozdulatlan marad. Természetesen a rugó tömegközéppontja a nehézségi gyorsulásnak megfelelően esik lefelé. Azt figyelhetjük meg, hogy a rugó először összecsukódik, és a rugó legalsó menete csak ezután kezd el szabadon esni.

Összeállítás

Fonál segítségével rögzítsük a csararrugót függőleges helyzetben az állványra úgy, hogy csak a legfelső egy-két menetet tartsa a fonál, a rugó többi része a saját súlyától megnyúlva lógjon lefelé. A rugó alsó vége legyen néhány centiméterre a talajtól (vagy az asztal lapjától). Égessük el a fonalat, és figyeljük meg, hogyan záródik össze a rugó, illetve hogyan esik le.

Eszközök

Állvány (vízszintes rúddal), lépcsőjáró (SLINKY-) rugó

Magyarázat

117. Laza csavarrugó (Slinky) ejtése

A hosszú, laza csavarrugót az Egyesült Államokban ,,Slinky'-nek nevezik, nálunk inkább a ,,lépcsõn járó rugó' elnevezés a szokásos. A rugó készülhet acélból, vagy mûanyagból is. A rugó lépcsõn járó természetét megnézhetjük a következõ animáción:

!! exttt!!!!href!!http://www.youtube.com/watch?v=Rb1fDKEBu3Mhttp://www.youtube.com/watch?v=Rb1fDKEBu3M

Ha a rugót egyik végénél fogva, fonál segítségével felfüggesztjük, majd a fonalat elégetjük, akkor érdekes megfigyelést tehetünk a rugó esésérõl. A rugó alsó vége csak akkor kezd elmozdulni, amikor már az egész rugó összecsukódik.

A felfüggesztett rugón jól megfigyelhetõ, hogy a menetek nem egyforma mértékben deformálódnak; a legalsó menetek esetén a deformáció elhanyagolhatóan kicsiny, míg a legfelsõ menetek megnyúlása igen nagy, vagyis a menetemelkedés felfelé fokozatosan, igen jelentõs mértékben növekszik.

Amikor az egész rugó felfüggesztve nyugalomban van, akkor minden egyes menete egyensúlyi állapotban van, vagyis a menetre felülrõl egy kicsit nagyobb, alulról egy kicsit kisebb erõ hat, a két erõ különbsége tart egyensúlyt a menetre ható nehézségi erõvel. A legfelsõ menetre lényegében a rugó teljes súlya fejt ki erõt, amit a fonálban ható erõ egyensúlyoz.

Ha a fonalat elégetjük, akkor elõször csak a legfelsõ menet kezd el lefelé gyorsulni, viszont ennek gyorsulása a nehézségi gyorsulás sokszorosa lesz, mert a menetre alulról az egész rugó súlyával megegyezõ erõ hat, felülrõl viszont az elégetett fonál tartóereje megszûnt. A lejjebb lévõ menetek viszont egy igen rövid idõre még nyugalomban maradnak, mert az erõegyensúlyuk csak akkor szûnik meg, ha a felettük lévõ menetek már összecsukódnak.

Az egész rugón lényegében egy lökéshullám halad végig, amely a megnyúlt rugót összecsukja. A rugó legalsó menete csak akkor kezd lefelé mozogni, amikor már az egész rugó összecsukódott, hiszen egészen addig a legalsó menetre ható erõk kiegyenlítik egymást. Érdemes azt is észrevenni, hogy eközben a rugó tömegközéppontja szabadon esik. Az egyenletesen növekvõ menetemelkedés alapján jó közelítéssel megállapíthatjuk, hogy a saját súlya miatt megnyúlt rugó tömegközéppontja a megnyúlt rugó hosszának alsó egyharmadában van, így azt is kiszámíthatjuk, hogy hozzávetõlegesen mennyi idõ alatt csukódik össze a rugó:


frac{l}{3}=frac{g}{2}t^2 	o t=sqrt{frac{2l}{3g}},.


Szerzők

  • Baranyai Klára
  • Honyek Gyula
  URI STRING  
/show/117/F-B-F
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
611,368 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0012
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.1464
Total Execution Time  0.1476
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0006   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('9eece6120bc3d079d1f4faab0cb1d21c''3.87.147.184''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1558854270) 
0.0006   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0005   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '117' 
0.0226   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '117' 
0.0241   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '117' 
0.0006   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '117' 
0.0003   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '117' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '117' 
0.0213   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '117'