Statisztikus fizika » Vízcseppek "kúszása" ferde felületen

Jelenség leírása

Kis magasságból lejtõre ejtett vízcseppek ,,végigkúsznak'' a felületen. Mérjük meg, hogyan függ a cseppek átlagsebessége a lejtõ hajlásszögétõl. Milyen egyéb adatoktól függ az átlagsebesség?

Eszközök

Állítható hajlásszögű lejtő, csepegtető, hosszú vonalzó, stopper

Magyarázat

M. 146. Kis magasságból lejtõre ejtett vízcseppek ,,végigkúsznak'' a felületen. Mérjük meg, hogyan függ a cseppek átlagsebessége a lejtõ hajlásszögétõl. Milyen egyéb adatoktól függ az átlagsebesség?

Megoldás. Néhány próbamérés elvégzése után könnyen észrevehetjük, hogy a csepp kúszásának átlagsebességét a lejtõ \alpha hajlásszögén kívül döntõen befolyásolja a csepp mérete és a lejtõ felületének minõsége. Ezért a mérés során törekednünk kell arra, hogy közel egyforma méretû cseppekkel kísérletezzünk, és célszerû a mérést különbözõ anyagú lejtõkkel is elvégezni.

Az átlagsebesség meghatározása viszonylag egyszerûen elvégezhetõ a lejtõn kijelölt ismert hosszúságú útszakasz megtételéhez szükséges idõ mérésével.

Zsenei András háromféle; mûanyag, plexi és cserép lejtõn vizsgálta a csepp mozgását. Eredményeit a mellékelt táblázat, ill. grafikon tartalmazza. A mérési eredmények pontosítása érdekében Zsenei András minden idõmérést 6-szor végzett el; a táblázatban, ill. grafikonon közölt mérési adatok már 5 érték átlagát tartalmazzák. Látható, hogy a kúszási sebesség a lejtõ hajlásszögét növelve nõ, és valóban jelentõsen függ a lejtõ anyagától.

Mûanyag:  

\alpha [o] 54,1 57,7 66,3 75,4 80,4
\overline{v} [cm/s] 0,85 0,99 1,5 2,1 3,1

Cserép:  

\alpha [o] 50,8 55,5 64,2 71,8 77,2
\overline{v} [cm/s] 0,72 1,3 2,4 3,5 4,31

Plexi:  

\alpha [o] 43,1 56,0 61,4 67,9 72,0 77,3
\overline{v} [cm/s] 0,69 1,07 2,07 3,1 4,6 5,9

táblázat

!!\includegraphics!!m146.eps

grafikon

Több megoldó megfigyelte, hogy a nagyobb méretû cseppek gyorsabban mozognak. Vízpergetõ anyagon (pl. zsírral bekent felületen) a cseppek meglepõen fürgén mozognak, míg nedvszívó anyagon (pl. fán) a cseppek nehezen mozognak, esetleg el is tûnnek.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Zsenei András
  URI STRING  
/show/646/F-F
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
612,720 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0011
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0440
Total Execution Time  0.0452
  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 ('d6627d3381c5eef1d79e6686e8eb3894''3.87.147.184''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1558854281) 
0.0006   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0209   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '646' 
0.0008   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '646' 
0.0029   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '646' 
0.0005   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '646' 
0.0003   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '646' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '646' 
0.0006   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '646'