Állapotváltozások » Lufi térfogatának változása

Jelenség leírása

Vizsgáljuk egy felfújt, kezdetben közel gömb alakú lufi térfogatának változását, ha egy fonállal fokozatosan a víz alá húzzuk!

Eszközök

lufi, vizeskád

Magyarázat

A feladat szövegét többen többféleképpen értelmezték. Voltak, akik csak a már teljesen víz alá merülõ lufi térfogatát mérték a felette levõ víz magasságának függvényében. A fõ nehézséget az jelentette, hogy a lufi alakja eltér a gömbtõl, s a térfogatot valamilyen ,,átlagos átmérõbõl'' csak nagyon bizonytalanul lehet meghatározni. Hegedûs Ákos (Pécs, Ciszterci Nagy Lajos Gimn., 11. o.t.) a vízoszlop magasságát 0-tól 4 méterig változtatta. Egy mûanyag flakonba behelyezett kicsi lufit nehezékkel a fenékhez rögzítette, majd az átfúrt kupakon átvezetett hosszú mûanyagcsövet több méter magasságban feltöltötte vízzel. Azt tapasztalta, hogy az átmérõbõl becsült V térfogat és a kiszámított p hidrosztatikai nyomás szorzata a mérési hibán belül állandó maradt, s ebbõl arra következtetett, hogy a lufi falának rugalmas feszültségébõl származó nyomás kicsi.

Mások a fokozatosan vízbe merülõ lufit csak addig vizsgálták, amíg azt még nem teljesen lepte el a víz. A vízbe merülõ rész térfogatát könnyen meg lehet mérni a vízkiszorításból. Nehezebb feladat volt a levegõben levõ (nem pontosan ismert alakú) rész térfogatának mérése. Ha valamilyen feltevéssel élünk (pl. gömbszelettel közelítjük a vízbõl kilógó részt), akkor távolságmérésekkel megoldhatjuk a feladatot. Kérdés: mit tegyünk akkor, ha minél kevesebb elméleti feltevéssel élve (csupán a mérési adatokra támaszkodva) akarjuk meghatározni a lufi térfogatának - várhatóan nem túl nagy - megváltozását.

Tamás Levente (Marosvásárhely, Bolyai Farkas Líceum 11. évf.) egy 10 literes edény aljához rögzítette a lufit, a ,,behúzást'' pedig az edénybe fokozatosan csurgatott vízzel helyettesítette. A lufi szájához kötött hosszabb mûanyagcsõ másik végét U alakú csõbõl készített folyadékos nyomásmérõhöz csatlakoztatta. A lufiban levõ levegõ térfogatának kicsiny változása is megváltoztatja a levegõ nyomását, s mivel a folyadékos manométer igen kicsiny változást is kimutat, a nyomás (és az ebbõl számolható térfogat) elég pontosan mérhetõ. (Természetesen a gáz hõmérsékletének a mérés során nem szabad megváltoznia. Ez úgy biztosítható, hogy a mérést lassan végezzük, s hagyjuk, hogy a gáz esetleg megváltozó hõmérsékletét a víz visszaállítsa az eredeti értékre.) Mérési eredményei szerint ameddig a lufinak több mint a fele levegõben van, addig a térfogata a mérési hibahatáron belül állandó, nem függ a vízbe merülõ rész nagyságától. Ha tovább növeljük a vízmagasságot, a térfogat elkezd csökkenni, s a vízszintemelkedéssel arányosan változik egészen addig, amíg teljesen el nem lepi a víz a lufit.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Hegedűs Ákos
  • Tamás Levente
  URI STRING  
/show/207/F-E-E
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
607,528 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0011
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0082
Total Execution Time  0.0094
  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 ('cf4316dad7d3a9524fbac6a2eb2c1d2c''3.87.147.184''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1558858194) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0005   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '207' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '207' 
0.0003   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '207' 
0.0003   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '207' 
0.0002   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '207' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '207' 
0.0004   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '207'