Problem G. 827. (October 2023)

G. 827. The sequence of images shows the stages of a water droplet falling from a dripping tap. Describe what is happening in each picture. (See the attached figure.)

(4 pont)

Deadline expired on November 15, 2023.

Sorry, the solution is available only in Hungarian. Google translation

Megoldás. A képsorozaton látható csap kimeneti nyílása viszonylag nagy, a csap elzáró részéből szivárgó víz nem tölti ki a kimenő nyílás teljes területét. Az első képen még viszonylag nagy felületen érintkezik a csepp a csap kimeneti nyílásával, így a csepp közelítőleg félgömb alakú. Ha a víz felületi feszültségéből származó erőt egyenlővé tesszük a félgömb alakú csepp súlyával, akkor nagyjából 9 mm-es cseppátmérőt kapunk, ami a képek alapján elfogadható adat.

A második képen a felületi feszültség már nem tudja megtartani a megnövekedett cseppet, ezért az lefelé mozog, és a csepp nyakánál befűződés kezdődik el. A második, harmadik és negyedik képen a befűződés folyamata látszik, ami viszonylag gyors. Ilyenkor fékezőleg hat a víz viszkozitása (belső súrlódása). Láthatjuk azt is, hogy az egyre inkább szabadon eső csepp gömb alak felvételére törekszik. A csepp és a csap között egyre hosszabb és egyre vékonyabb nyúlvány alakul ki, ami az ötödik képen már nem folytonos, hanem elszakad. A nyúlvány viszonylagos tartósságát és alakját a megnövekedett görbületi nyomással magyarázhatjuk.

A negyedik, ötödik és a hatodik képen megfigyelhetjük, hogy a leeső csepp először hosszúkás, majd később laposabb alakot vesz fel, a súlytalan cseppre jellemző gömb alakot csak fokozatosan éri el, vagyis a csepp csillapított rezgést végez. Ugyancsak megfigyelhetjük, hogy a korábban említett nyúlvány alsó része két kis cseppecskére szakad, míg a nyúlvány felső részét visszaszívja a csap.

Miközben szabad szemmel csak annyit látunk, hogy csöpög a csap, a felvételsorozat (vagy a jelenségről készült lassított felvétel) megmutatja a gravitáció, a viszkozitás és főként a felületi feszültség összetett játékát.

Statistics:

60 students sent a solution.
4 points:	Blaskovics Ádám, Derűs Ádám , Fülöp Magdaléna, Görög Csanád Botond, Kisida Kata, Milovecz Fruzsina Panka, Papp Emese Petra, Pulka Gergely Tamás, Roszik Szabolcs, Sárecz Bence, Schmidt Marcell, Szabó 926 Bálint, Szabó 926 Bence, Szeder Gergely, Varga 511 Vivien.
3 points:	Field Márton, Gáti Benjamin, Klučka Dominika, Méhes Mátyás , Porcsin Gréta, Sipos Dániel Sándor.
2 points:	10 students.
1 point:	7 students.
0 point:	10 students.
Unfair, not evaluated:	2 solutionss.
Not shown because of missing birth date or parental permission:	6 solutions.

Problems in Physics of KöMaL, October 2023