Folyadékok és gázok mechanikája » Pénzérmék vízfelületen

Média

Filmek

Jelenség leírása

Villa segítségével húszfilléreseket helyezhetünk el az üvegkádban lévő víz felszínén. Az alumíniumból készült pénzérmék egy kupacba rendeződnek. Egy csepp mosogatószer segítségével lecsökkenthetjük a víz felületi feszültségét. A pénzérme kupac azzal a ponttal ellentétes irányba indul el, ahol a mosogatószercseppel megérintettük a víz felszínét. Ezután a pénzérmék hamarosan elsüllyednek.

Összeállítás

Villa segítségével húszfilléreseket helyezhetünk el az üvegkádban lévő víz felszínén. Egy csepp mosogatószer segítségével lecsökkenthetjük a víz felületi feszültségét.

Eszközök

egy csepp mosogatószer., húszfilléresek, Vízzel telt üvegkád

Magyarázat

130. Pénzérmék vízfelületen

Tiszta víz felületére helyezzünk (például egy villa segítségével) könnyû, alumíniumból készült pénzérméket (például régi 20 filléreseket). Az érmék annak ellenére úsznak a víz felszínén, hogy sûrûségük jelentõsen nagyobb (az alumínium esetében 2,7-szerese) a víz sûrûségének. Jól megfigyelhetjük, hogy a víz felszíne a pénzérmék körül deformálódik. A jelenséget a felületi feszültség fogalmával magyarázhatjuk. A víz felszíne a felületi feszültség következtében rugalmas hártyaként viselkedik. A pénzérmék körül a víz felülete az ábrán látható módon deformálódik. A felületi feszültségbõl származó erõ hatásvonala a felület érintõjének irányával egyezik meg. Mivel a víz felületi feszültsége meglehetõsen nagy (0,073 N/m), a vékony alumínium érmékre ható nehézségi erõvel egyensúlyt tud tartani a felületi feszültségbõl származó erõ.

Az egymás közelében lévõ, a víz felszínén úszó pénzérmék vonzó erõvel hatnak egymásra. Így a pénzérmék összetapadnak, kétdimenziós, szoros illeszkedésû, hatszöges kristályrácsot alkotnak. Amennyiben a vízen több ponton is megkezdõdik a ,,kristályosodás', akkor nagy valószínûséggel ,,kristályhibákat', vagyis illeszkedési hibákat is megfigyelhetünk. Az érmék összetapadását megmagyarázhatjuk az energiaminimumra való törekvés elvével. A felületi feszültség fogalma (az erõhatás mellett) ugyanis felületi energiát is jelent. Az összetapadt érmék körül kisebb felületû víz deformálódik, mint amikor a különálló érmék körüli deformációkat összeadjuk. Megmagyarázhatjuk az összetapadást úgy is, hogy a víz rugalmas felületét lenyomó érmék a kialakuló lejtõs rendszerben egymás közelébe csúsznak.

Ha a víz felszínéhez mosogatószeres ujjal hozzáérünk, akkor az ujjunk közelében lecsökken a víz felületi feszültsége. Ilyenkor a pénzérme ujjunkhoz közelebbi oldalán kisebb lesz a felületi feszültségbõl származó erõ, vagyis az ábrán látható módon vízszintes eredõ erõ alakul ki, ami az ujjunkkal ellentétes irányba mozgatja a pénzérmét. Ha a felületi feszültség elegendõen lecsökken, akkor a pénzérmék lesüllyednek, nem maradhatnak úszva a mosogatószeres víz felszínén.


Szerzők

  • Baranyai Klára
  • Honyek Gyula

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Fizika, középiskolai tankönyvsorozat a Műszaki Kiadó gondozásában Szerzők: Gulyás János, Honyek Gyula, Markovits Tibor, Szalóki Dezső, Tomcsányi Péter, Varga Antal
  URI STRING  
/show/130/F-B-G
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
611,992 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0013
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0119
Total Execution Time  0.0133
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0004   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('56fb51a8aba81035411bbd3cf62bdb88''3.239.233.139''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1610745812) 
0.0007   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0007   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '130' 
0.0011   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '130' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '130' 
0.0005   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '130' 
0.0006   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '130' 
0.0009   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '130' 
0.0012   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '130'