Folyadékok és gázok mechanikája » Vizespalack kiürülése

Jelenség leírása

Töltsünk meg egy palackot színültig vízzel, majd fordítsuk meg úgy, hogy a hossztengelye a függõlegessel alfa szöget zárjon be! Mérjük meg és ábrázoljuk a kifolyás idejét alfa függvényében! Végezzük el a mérést különbözõ méretû és alakú palackokkal!

Eszközök

átlátszó műanyag palack., stopper, szögmérő

Magyarázat

M. 153. Töltsünk meg egy palackot színültig vízzel, majd fordítsuk meg úgy, hogy a hossztengelye a függõlegessel \alpha szöget zárjon be! Mérjük meg és ábrázoljuk a kifolyás idejét \alpha függvényében! Végezzük el a mérést különbözõ méretû és alakú palackokkal!

Az alábbiakban az egyik versenyzõ beküldött dolgozatát közöljük, csaknem változatlan formában.

*

Mérési jegyzõkönyv

A mérés tárgya: Palackból kifolyó víz megfigyelése; a kifolyás ideje és a palack dõlésszöge közötti kapcsolat vizsgálata.

A mérést végzi: Szakács Árpád (Monor, József A. Gimn., III. o. t.)

A mérés helye: Monor, Mátyás kir. u. 30.

A méréshez felhasznált eszközök, anyagok: különbözõ méretû üvegek, szögmérõ, súly, damil, csavar, falécek, U-alakú alumínium idom, befõttesgumi, kanna, tölcsér, stopperóra.

A mérés leírása: Elõször elkészítem a mérõeszközt. Egy falécre csavarral felerõsítek egy kb. 15 cm hosszú alumínium idomot. A lécet kifúrom, majd a lyukon keresztül szárnyas csavarral hozzáerõsítem egy másik léchez. A forgástengelyhez illesztem a szögmérõ középpontját. (A szárnyas csavar könnyen és gyorsan állítható.) A csavar végére damilra függesztett súlyt akasztok, amely - mint egy mutató - jelzi a szögmérõn a két faléc egymással bezárt szögét, vagyis a mozgatható léc elfordításának mértékét.

A mérendõ üveg térfogatát egy deciliteres beosztású mérõedény segítségével határoztam meg. Az U-idomra, mint egy sínre teszem és két befõttesgumival rögzítem a mérendõ üveget. Ezután az üveget (függõleges helyzetben) színültig megtöltöm vízzel, majd elforgatom a kívánt szögben (miközben az üveg száját befogom a hüvelykujjammal). A szárnyas anyával rögzítem a lécet, elengedem az üveg száját, s ezzel egyszerre megindítom a stoppert. Amikor az üvegbõl az összes víz kifolyt, leállítom a stoppert.

Minden szögnél háromszor mérek és a mért idõket átlagolom. A kapott értékeket \alpha-idõ koordináta-rendszerben ábrázolom, majd a függvény képébõl megpróbálok következtetéseket levonni, a jelenséget értelmezni.

!!\newpage!! A mérési eredmények:

 \alpha [fok]01020304050607080
rumost [s]9,98,337,537,1376,867,210 
(5,8 dl)          
söröst [s]11,9311,369,48,938,869,2610,3  
(6 dl)          
rumost [s]4,063,43,1332,933,064,868,1
(2,5 dl)          
borost [s]11,0610,18,88,538,89,0610,213,2 
(8,5 dl)          

1. táblázat

A mérés kiértékelése: A mérési adatok azt mutatják, hogy 30-50 fok közötti hajlásszögeknél folyik ki a leggyorsabban a víz az üvegbõl. Kicsiny szögeknél (csaknem függõlegesen lefelé fordított üvegnél) feltehetõen azért folyik ki lassabban a víz, mert a levegõnek egy csaknem összefüggõ vízrétegen kell áthatolnia, s ezt csak ,,bugyborékolva'', erõs örvénylések közepette teheti meg. (Megfigyeltem, hogy a kifolyási idõ lecsökkenthetõ, ha az üveget a megdöntése elõtt szimmetriatengelye körül megforgatom.) A csaknem vízszintes üveg kiürülési ideje nagyon függ az üveg nyakának alakjától.

*

A fenti jegyzõkönyv hiányossága, hogy nem az összes mérési adatot, hanem csak azok átlagolt értékét tartalmazza, továbbá nem tesz említést a mérés pontosságáról, a hibák nagyságrendjérõl és azok eredetérõl. Az idõ tizedmásodperc pontossággal, a szög pedig foknyi hibával mérhetõ, de ehhez még számottevõ statisztikus ingadozás is járulhat. (Ennek oka pl. az üveg szájának elengedési módjában és az üvegben kavargó víz mozgásában keresendõ.) A statisztikus ingadozások nagyságáról a többször megismételt mérés adatainak ,,szórása'' árulkodik, ez az információ azonban elvész, ha csak az átlagokat jegyezzük fel.

A Szerk.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Szakács Árpád
  URI STRING  
/show/653/F-B-G
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
621,624 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0013
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0150
Total Execution Time  0.0163
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0007   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('c0b9ba0b61d3dc0ea9f26912bd44099e''3.239.233.139''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1610742267) 
0.0008   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0056   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '653' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '653' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '653' 
0.0003   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '653' 
0.0004   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '653' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '653' 
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` = '653'