Folyadékok és gázok mechanikája » Kísérlet vizespohárral

Jelenség leírása

Közismert tapasztalat, hogy az erõs vízsugár alá helyezett pohár soha nem telik meg teljesen vízzel; ha elhúzzuk a poharat a vízsugár alól, térfogatának mindig csak bizonyos hányadában marad víz. Hogyan függ a pohárban maradó víz mennyisége a vízhozamtól, a vízsugár sebességétõl, a pohár elhelyezésétõl ?

Eszközök

Magas mérőhenger, vizespohár

Magyarázat

A feladat szövegében megadott háromféle változó függvényében mértem a pohárban maradó víz és a pohár teljes térfogatának százalékban kifejezett arányszámát.

A vízhozamot (melyet k-val jelöltem és liter/s egységekben adtam meg) kétféleképpen mértem. Amikor nem volt túl erõs a vízsugár, megmértem, hogy mennyi idõ alatt tölti meg az 1 literes palackot. Ha erõs volt a sugár, akkor azt mértem, hogy bizonyos idõ alatt mennyi (mekkora tömegû) víz kerül a palackba. A vízhozamot kb. 0,09 és 0,2 liter/s között tudtam változtatni. Ezután - anélkül, hogy a csap állásán változtattam volna - a vízsugár alá állítottam a henger alakú poharat. A vízoszlop és a teljes pohár magasságából egyszerûen meg lehetett állapítani, hogy a pohárnak hány százaléka telt meg vízzel.

A pohárba csapódó víz sebessége két változtatható mennyiségtõl függ: a vízhozamtól (ez és a csap A keresztmetszete határozza meg a vízsugár v_{0}=\frac{k}{A} kifolyási sebességét), valamint a csap és a pohár s távolságától. Ha feltételezzük, hogy a víz szabadon esik, akkor a becsapódási sebessége: v=\sqrt{v_{0}^2+2gs}. A csap sugarát 7,5 mm-nek mértem, a keresztmetszete tehát 1,76 cm2. A csap kifolyónyílása és a pohár közötti távolságot 10 cm, 15 cm és 20 cm-nyire állítottam be.

Mindegyik vízhozam- illetve vízsebesség mellett a pohár kétféle helyzetében végeztem el a mérést: a víz egyszer a pohár közepén, majd a pohár szélének közelében csapódott be. Általában azt tapasztaltam, hogy amikor a pohár szélét érte a vízsugár, akkor kevesebb víz maradt a pohárban, mint amikor középen csapódott be a sugár. (Egyetlen ettõl eltérõ esetet tapasztaltam.)

A vízsugár hozamának növelése is és a víz sebességének növelése is monoton csökkenti a pohárban maradó víz mennyiségét. Ez a csökkenés azonban nem egyenletes: kis sebességeknél (kis vízhozamnál) csak mérsékelt ez a csökkenés, majd egy küszöbértéknél gyorsan kezd változni, majd az egészen nagy vízhozamoknál (vízsebességeknél) ismét mérséklõdik a csökkenés üteme. Mindez a jelenség bonyolult, igen összetett voltára utal. Az adatok grafikus ábrázolása - a viszonylag nagy mérési hibák miatt - nem kínál lehetõséget valamilyen egyszerû függvénykapcsolat felismerésére.

A mérés pontosságát az idõ-, hossz- és súlymérés hibája határozza meg. Ezek mérési pontatlanságából számolva az egész mérés hibájának nagyságrendje néhány százalékosnak adódna, ez azonban túlságosan optimista becslés, hiszen a mérési adatok szórása, a megismételt mérések nagy statisztikus ingadozása nagyobb hibára utal.

Illés Máté (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn., 10. o.t.)!!\\!! dolgozata alapján

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gyenis András
  • Illés Máté
  • Kocsis Vilmos
  • Lantos Judit
  • Lendvai János
  URI STRING  
/show/260/F-B-G
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
608,912 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0005
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0078
Total Execution Time  0.0083
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0003   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('65a236053214ddf5a90300d79d8e98eb''3.239.233.139''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1610743299) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0006   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '260' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '260' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '260' 
0.0003   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '260' 
0.0004   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '260' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '260' 
0.0005   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '260'