Jelenség leírása
Ejtsünk tiszta vízbe egy csepp olajat! Mérjük meg, hogyan függ a ,,behatolási mélység'' az ejtés magasságától és a csepp méretétõl!
Összeállítás
A mérés legkritikusabb pontjának a bemerülési mélység megfigyelése és megmérése bizonyult, mert az olajcsepp csak kis mélységig merült a vízbe s igen hamar feljött a felszínre.
Eszközök
hosszú vonalzó vagy mérőszalag., orvosi fecskendő, pipetta, stroboszkóp
Magyarázat
A mérés legkritikusabb pontjának a bemerülési mélység megfigyelése és megmérése bizonyult, mert az olajcsepp csak kis mélységig merült a vízbe s igen hamar feljött a felszínre. A minél pontosabb megfigyelés érdekében a mérést végzõk a legkülönbözõbb megoldásokhoz folyamodtak. Demeter Zoltán és Coc Károly (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum) videófelvételt készített a jelenségrõl, Flender Gyöngyi (Hajdúszoboszló, Hõgyes E. Gimn.) diavetítõt, Vigh Máté (Pécs, Babits M. Gimn.) lencsés kivetítést, Biró István (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum) pedig egy oldalára fordított írásvetítõt használt. Többen szabad szemmel végzett megfigyelésekkel is elég pontos mérési eredményekhez jutottak.
Soós Péter (Kiskunhalas, Bibó I. Gimn.) egy másodpercenként 12-szer felvillanó lámpa segítségével stroboszkopikus felvételeket készített. Az olajba nagyon finom alumíniumport kevert, amely jól visszaverte a fényt, de az olaj tulajdonságait lényegesen nem módosította. Szobahõmérsékletû vízzel kísérletezve azt tapasztalta, hogy az olajcseppek vagy teljesen ,,visszapattantak'' a víz felszínérõl, vagy sok apró cseppre szakadtak szét a becsapódáskor. Ezért - a felületi feszültség csökkentése érdekében - merülõforralóval melegíteni kezdte a vizet. A legnagyobb behatolási mélységet a forráspont közelében tapasztalta, további méréseit forró (80-90 oC-os) vízzel végezte.
Soós Péter stroboszkopikus felvételei
A méréshez általában normál étolajat és desztillált vizet (esetleg csapvizet) használtak a versenyzõk, és különbözõ csepegtetõ eszközök (orvosi fecskendõ, pipetta, különbözõ átmérõjû csövek) segítségével próbáltak meghatározott méretû cseppeket elõállítani. Igen ötletes Vigh Máté megoldása: egy mûszerolajat tartalmazó mûanyagflakon (olajozó) fokozatosan elvékonyodó (csonka kúp alakú) csepegtetõjébõl sorra kis darabokat vagdosott le, így sokféle cseppmérettel tudott kísérletezni. Nagy Ádám (Budapest, Szent István Gimn.) egy orvosi fecskendõ végét celofánnal fedte el, erre kis lyukat szúrt, majd a lyukat egyre jobban tágítva változtatni tudta az olajcseppek méretét.
A mérési eredmények sokfélék, erõsen függtek attól, hogy mekkora cseppekkel és milyen ejtési magasság-tartományban végezték el a kísérletet. Általános tapasztalat, hogy a bemerülési mélység az ejtési magasság növelésével nõ, és adott magasságból ejtve a nagyobb cseppek mélyebbre merülnek.
A mérés elvégzése során néhány érdekes megfigyelés is született. Jurányi Zsófia (Pécs, Leöwey K. Gimn.) azt tapasztalta, hogy csak az egészen magasról indított és elég nagy cseppek képesek teljesen behatolni a vízbe, a többiek csak részben, azután gyorsan szétterülnek a víz felszínén. Többen megfigyelték, hogy az egyre nagyobb cseppek behatolási mélysége nem a méretükkel arányosan nõ (akár a térfogatukkal, akár pedig az átmérõjükkel jellemezzük a ,,méretet''), hanem bonyolultabb kapcsolat lehet ezen két mennyiség között. (Ezt a kapcsolatot azonban a mérési adatok nagy szórása és a mérethatárok viszonylag szûk tartománya miatt nem lehetett meggyõzõ módon meghatározni.) Sokan megemlítették, hogy az elég magasról indított és nagyobb méretû olajcseppek a vízfelszín elérésekor, vagy azt követõen több apró cseppre szakadnak, s ilyenkor a behatolási mélység fogalma is kérdésessé válik.
A mérési hiba elsõsorban a mélységmérés bizonytalanságából adódott, a relatív hiba nagyságrendje 10-40%-ra becsülhetõ.
