rugós erőmérő parafa dugó kapilláris csövek drótkeret cérnaszállal műanyag pohár víz, mosogatószer

Átírás

1 A kísérlet célkitűzései: A folyadék felületén lejátszódó jelenségek értelmezése, adhéziós és kohéziós erők fogalmának megismerése Eszközszükséglet: kristályosító csésze rugós erőmérő parafa dugó üveglap tízfilléres érmék kapilláris csövek drótkeret cérnaszállal műanyag pohár víz, mosogatószer gézlap A kísérlet menete A folyadékok gyakorlatilag összenyomhatatlanok. Ennek az a magyarázata, hogy a részecskék között igen nagy taszítóerő lép fel. 1. feladat A rugós erőmérőre akaszd fel az üveglapot, majd fektesd azt rá a víz felületére. Próbáld felemelni az üveglapot! Mit tapasztalsz?... A víz felszínéről elszakított lap nedves, vagyis nem az üveglapot szakítottuk el víz részecskéitől, hanem a víz részecskéit egymástól. Vékonyan olajozd be az üveglemezt és ismételd meg a kísérletet! Mit tapasztalsz ebben az esetben? Az anyag részecskéi között fellépő erőket kohéziós erőnek nevezzük. A különböző anyagi minőségű testek részecskéi között fellépő erőket adhéziós erőnek nevezzük. ( Ezért tudunk grafit ceruzával írni a lapra.) A víz nedvesíti az üveget, mert a részecskéi között fellépő kohéziós erő..., mint a víz és az üveg között fellépő. Ekkor azt mondjuk, hogy a víz nedvesíti az üveget. 1. oldal

2 2. feladat Illessz két üveglemezt lapjaikkal úgy, hogy az egyik oldalon a lemezek között legyen egy gyufaszál (1. ábra)! Így a lapok az egyik oldalon összeérnek, a másik oldalon pedig gyufaszál vastagságnyira vannak egymástól. Ezután helyezd a lemezeket festett vizet tartalmazó kristályosító csészébe! Mit tapasztalsz? Rajzold le! 1. ábra Minél közelebb van egymáshoz a két üveglemez, a folyadékszint annál... helyezkedik el. 3. feladat A kis belső átmérőjű csöveket hajszálcsöveknek nevezzük. Állítsd bele a kristályosító csészébe lévő festett vízbe a két különböző belső átmérőjű kapillárist! Mit tapasztalsz? Mi ennek a magyarázata?... Hol találkozol a hétköznapi életben ezzel a jelenséggel? oldal

3 4. feladat Önts vizet a kristályosító csészébe, majd helyezz a felszínére tíz filléres érméket! Mit tapasztalsz? 5. feladat A műanyag pohár szájára befőttes gumi segítségével rögzíts egy gézlapot! Töltsd színültig a poharat vízzel, majd egy gyors mozdulattal fordítsd fejre! Mit tapasztalsz? feladat A folyadékok felszíne úgy viselkedik, mint egy rugalmas hártya. Ennek az a magyarázata, hogy víz-víz és a víz-levegő molekulák közötti adhéziós erők különbözőek (2. ábra). A felszínen lévő molekulákat a többi vízmolekula befelé vonzza, és ezt az erőt nem egyenlíti ki a víz és levegő részecskék kölcsönhatásából származó erő. Ez az oka annak, hogy a szabad felszín igyekszik minél kisebb területre összehúzódni. 2. ábra A mosószerek csökkentik a felületi feszültséget. Ezt ki is próbálhatod, ha megismételed a 4. feladatot, de most mosogatószeres vizet használj! Mit tapasztalsz? oldal

4 7. feladat Ha egy folyadék felszínén megváltoztatjuk a felületi feszültséget, akkor az egyensúly beálltáig megjelenik a felszínnel párhuzamosan ható erő. Önts a tálcába vizet, majd helyezd a felszínre a hungarocellből készült hajót! A hajó közepén található nyílásba cseppents mosogatószert! 8. feladat A folyadékok felszínének viselkedését folyadékhártyákon tanulmányozhatjuk. Készíts kb cm átmérőjű drótkeretet! Erősíts a keretre egy hurkot tartalmazó cérnaszálat, mely egy picit hosszabb az átmérőnél! Mártsd a keretet mosószeroldatba! A hártya az egész keretet beborítja. Lyukaszd át a hártyát a cérnaszál egyik oldalán. Milyen alakot vesz fel a maradék hártya? Készíts rajzot! 3. ábra A keretet mártsd ismét oldatba és próbáld a cérnahurok közepét kilyukasztani! Készíts most is rajzot! 9. feladat 4. ábra Mártsd a mosószeres oldatba a tálcán található keretet, melynek az egyik oldala könnyen elmozdulhat! Mi történik, ha a keretet kiemeled a vízből? oldal

5 Az előző kísérleteink tapasztalata szerint a hártya a határoló keret minden részére, befelé irányuló erőt fejt ki, igyekszik a lehető legkisebb felületűre összehúzódni. Ha növelni akarjuk a felületet munkát kell végeznünk, tehát ekkor növekszik a felület energiája. Akkor lesz stabilis egyensúlyi helyzetben a hártya, ha felülete a lehető legkisebb. Ezeket minimálfelületeknek nevezzük. 10. feladat Merítsd bele a mosószeres vízbe a kocka alakú drótkeretet, majd óvatosan emeld ki! Rajzold le, hogy ebben az esetben milyen a minimálfelület! 5. ábra Felhasznált szakirodalom: Fizika Mechanika, Írta: Gulyás János, Honyek Gyula, Markovits Tibor, Szalóki Dezső, Varga Antal, Műszaki Könyvkiadó, Budapest oldal