Tömegpont dinamikája » Perdületmegmaradás vizsgálata

Jelenség leírása

Hosszú fonálon függő test aljához erősített gumiszálra kössünk rá egy másik testet! Vizsgáljuk meg ezzel az eszközzel a perdület megmaradását!

Eszközök

fonál., gumiszál, nehezék

Magyarázat

A perdület (másnéven impulzusnyomaték) megmaradásának tétele azt állítja, hogy ,,zárt rendszer'' perdülete idõben állandó. (Perdület szempontjából egy rendszer akkor tekinthetõ zártnak, ha a külsõ erõk eredõ forgatónyomatéka nulla, vagy elhanyagolhatóan kicsi.) A feladatban szereplõ mérési elrendezésben a két testbõl álló rendszer nem zárt, hiszen a feltekeredõ fonál forgatónyomatékot fejt ki. Ez a nyomaték azonban a fonál hosszánal növelésével, illetve vastagságának csökkentésével mérsékelhetõ.

Major Zsuzsanna (Stuttgart, Friedrich Eugens Gymn., IV. o.t.) két (közepén átfúrt és ott a gumiszálhoz rögzített) mûanyagfedõre szimmetrikusan súlyokat helyezett, majd különbözõ kezdeti helyzetekbõl elengedve vizsgálta a rendszer forgását. Ha a gumiszálat felkekerjük, majd a testeket álló helyzetbõl elengedjük, azt tapasztaljuk, hogy eleinte növekvõ, majd fokozatosan csökkenõ szögsebességgel egymással ellentétes irányban forognak. A perdület megmaradását úgy ellenõrizhetjük, hogy megvizsgáljuk, megváltozik-e a kezdeti nulla perdület, vagy ha nem tapasztalunk változást, akkor milyen pontossággal (milyen hibahatáron belül) állíthatjuk, hogy nem történt változás.

A legkönnyebb a ,,nulleffektus'' vizsgálata, vagyis annak ellenõrzése, hogy amikor az egyik test forgása megáll, ugyanakkor a másik test szögsebessége is nulla-e. Ennek ugyanis a forgó testek adataitól (tömegétõl, mérététõl) függetlenül teljesülnie kell, ha a perdület megmarad. A tényleges mérésnél többen megfigyelték, hogy a ,,holtpontok'' idõben kicsit eltolódtak. Ez önmagában még nem jelenti a perdületmegmaradási tétel ,,megdõlését''! Csak akkor következtethetnénk a mérési adatokból erre, ha a feltekeredõ fonál és a légellenállási erõ forgatónyomatékának (szisztematikus hibák) figyelembe vétele után sem egyezik meg a kezdeti és a késõbbi perdület.

Kicsit bonyolultabb forgás közben meghatározni az összperdületet. Négyesi Gábor (Eger, Szilágyi E. Gimn., III. o.t.) azonos sugarú, de különbözõ tömegû fémhengerekkel kísérletezett. Mérte a hengerek elfordulási szögét az elsõ megállásig, s ezek arányát összehasonlította a tömegek arányával. Mérései azt igazolták, hogy a perdület ebben a kísérletben 5 százalék pontossággal megmarad (vagyis ha esetleg ,,sérülne'' ez a fontos megmaradási tétel, a sérülés nem lehet nagyobb 5 százaléknál).

Felföldi Zsolt (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn., I. o.t.) hurkapálcára erõsített ólomsúlyokkal (változtatható tehetetlenségi nyomatékú testekkel kísérletezett. Mérte (stopperként egy számítógépet használva) a fél fordulatokhoz tartozó idõadatokat, és azokból kiszámította a testek pillanatnyi szögsebességét. A mért tömeg- és távolságadatokból kiszámította a testek tehetetlenségi nyomatékát, majd meghatározta a rendszer teljes perdületét. A mért és számított adatok alapján azt állíthatta, hogy kísérleteiben a perdület 8 százalék pontosságon belül megmaradt.


Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gündischné Gajzágó Mária
  • Major Zsuzsanna
  • Négyesi Gábor
  URI STRING  
/show/178/F-B-C
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
611,712 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0008
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0092
Total Execution Time  0.0100
  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 ('e155111713a4f00cf24c6b7f1342dde7', '3.135.214.175', 'Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko;', 1732413068) 
0.0006   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM (`categories`) 
0.0004   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '178' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywords` ON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '178' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categories` ON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '178' 
0.0005   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '178' 
0.0004   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '178' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authors` ON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '178' 
0.0002   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_type` ON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mda` ON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '178'