Jelenség leírása
Tanulmányozzuk, hogyan ég a vízben úszó, alján nehezékkel ellátott gyertya! Mérjük meg, hogyan változik a nehezék és az edény alja közötti távolság az idõ függvényében! Mennyire tér el a kialudt gyertya tömege az FGy. 3062. számú feladat (a KöMaL, 1997. decemberi számában) közölt megoldása alapján számított értéktõl? Végezzük el a mérést legalább két különbözõ vastagságú gyertyával!
Eszközök
gyertya, nehezék, vizespohár, vonalzó
Magyarázat
M. 194. Tanulmányozzuk, hogyan ég a vízben úszó, alján nehezékkel ellátott gyertya! Mérjük meg, hogyan változik a nehezék és az edény alja közötti távolság az idõ függvényében! Mennyire tér el a kialudt gyertya tömege az FGy. 3062. számú feladat (a KöMaL, 1997. decemberi számában) közölt megoldása alapján számított értéktõl? Végezzük el a mérést legalább két különbözõ vastagságú gyertyával!
Megoldás. Máthé András (Budapest, ELTE Apáczai Csere J. Gyak. Gimn., 10. o.t.) elõször a felesleges (és szabálytalan) részek levágásával körhenger alakúvá tette a gyertyát, majd vízkiszorítás és tömegmérés segítségével meghatározta a sûrûségét. Nehezéknek gyurmát választott, mert az finoman adagolható, könnyen eltávolítható, de magától hosszú ideig rajtamarad a gyertyán. A nehezék mennyiségét úgy választotta, hogy minél rövidebb rész lógjon ki a vízbõl, de azért ez a hossz mérhetõ legyen; így a mérés ideje csökkenthetõ.
A továbbiakban megmérte, hogyan változik a meggyújtott, vízben úszó gyertya nehezékének magassága az idõ függvényében. Ez a függvény (összhangban az elméleti várakozással) közel lineárisnak adódott, bár a meredeksége a mérés kezdeti szakaszában észrevehetõen ingadozott. Ez feltehetõen a lángmagasság változásának, a még nem eléggé egyenletes égésnek tulajdonítható. A versenyzõ sok érdekes részletet figyelt meg a gyertya fogyása (mintegy 5 órányi idõ) alatt. A lángmagasság a kezdeti 2 cm-rõl fokozatosan 3, majd 4 cm-re nõtt, közben a folyékony viaszból a láng tövénél kicsiny medence alakult ki, melybõl késõbb ,,kicsapott'', kifolyt az olvadék a vízbe, ahol rögtön megszilárdult. a meggyújtást követõen kb. a 4. órában a láng alja elérte a víz szintjét, de a kialakult ,,gallér'' miatt a láng nem aludt ki, hanem majdnem háromnegyed óráig égett még. Amikor a víz bejutott a viaszkráter belsejébe, a láng elaludt és a gyertya azonnal elsüllyedt. Tömege ekkor a hivatkozott feladat alapján számolható 27 g helyett mindössze 20 g volt! A nagy eltérés oka a viaszkráter felhajtóerejében és (kisebb gyertyáknál) a felületi feszültség hatásában kereshetõ. A 30-40%-os eltérés egyértelmûen meghaladja a közvetlen mérési adatok pontatlanságából eredõ (kb. 5%-osra becsülhetõ) hibát, tehát szisztematikus hibának tekinthetõ.
