Szerk
M. 442. Mérjük meg egy – még nem használt – mosogatószivacs anyagának sűrűségét!
(6 pont)
Közli: Szász Krisztián, Budapest
Megoldás. A feladat: meghatározni egy mosogatószivacs szilárd vázelemének sűrűségét. (A megoldók többsége hibásan a levegővel telt szivacs átlagos sűrűségét határozta meg.)
A mérést több szivacsra elvégeztem. Először megmértem a száraz szivacs tömegét. A még száraz szivacs ,,bruttó'' térfogatát digitális tolómérővel határoztam meg. A szivacs téglatest alakú, amely oldalait lemértem, és ebből térfogatot számoltam. Ezután a szivacsot víz alá helyeztem, és addig nyomkodtam, amíg nem távozott belőle az összes levegő, majd hagytam, hogy megszívja magát vízzel. A már vízzel teli szivacsot kivettem, óvatosan (szigorúan csak a felületét) letöröltem, hogy megszabaduljak az odatapadt víztől, majd a tömegét ismét megmértem. A szivacs eddig levegővel telt pórusai ekkor már vízzel teltek, és a tömegnövekedésből kiszámoltam a pórusok össztérfogatát a szivacson belül. Ezek után meg tudtam határozni a szivacs anyagának sűrűségét.
Műszerek és adatok:
Mért és számított mennyiségek:
A száraz szivacs mért és számított adatai:
\(\displaystyle m_0=(5{,}36\pm 0{,}01)~\mathrm{g}\),
\(\displaystyle a=(9{,}00\pm 0{,}01)~\mathrm{cm}\), \(\displaystyle b=(2{,}00\pm 0{,}01)~\mathrm{cm}\), \(\displaystyle c=(6{,}00\pm 0{,}01)~\mathrm{cm}\),
\(\displaystyle V_0=abc=(108{,}00\pm{0,}86)~\mathrm{cm}^3\).
A szivacsok egy csomagból kerültek ki, mindegyik térfogatát és tömegét hibahatáron belül azonosnak mértem.
A vizes szivacsok mért és származtatott adatai:
A mért adatokat átlagolva:
\(\displaystyle \varrho=(1{,}22\pm 0{,}07)~\mathrm{g}/\mathrm{cm}^3. \)
A relatív hiba \(\displaystyle 5{,}7\%\). Ennek fő forrása a \(\displaystyle V_{\mathrm{sz}}=V_0-V_{\mathrm{v}}\) kivonás, ahol két egymástól csak kicsit különböző mennyiség különbségét számítjuk ki. A szivacsok méretei kicsik, így még digitális tolómérővel is csak ekkora pontosság volt elérhető (ami azonban sokkal pontosabb mintha egy hétköznapi vonalzót használtam volna, melynek abszolút hibája egy nagyságrenddel nagyobb).
Erdélyi Dominik (Budapesti Fazekas M. Gyak. Ált. Isk. és Gimn., 12. évf.)
Megjegyzés. A mérési eredményeket mindig érdemes összevetni a tapasztalattal és a fellelhető irodalmi adatokkal is. Több megoldó \(\displaystyle 1~\mathrm{g}/\mathrm{cm}^3\)-nél jelentősen kisebb sűrűséget mért a szivacs anyagára, amely ellentmond annak a hétköznapi tapasztalatnak, hogy a vízzel telt mosogatószivacs elsüllyed a vízben. A mosogatószivacsok általában poliuretánból készülnek, az irodalmi adatok szerint ezek sűrűsége (a kémiai összetételtől függően) \(\displaystyle 1{,}01~\mathrm{g}/\mathrm{cm}^3\) és \(\displaystyle 1{,}26~\mathrm{g}/\mathrm{cm}^3\) között változik (https://en.wikipedia.org/wiki/Polyurethane).
28 dolgozat érkezett. Helyes 3 megoldás. Kicsit hiányos (4–5 pont) 3, hiányos (1–2 pont) 11, hibás 11 dolgozat.
P. 5680. Amikor a \(\displaystyle 30^\circ\)-os hajlásszögű, vízszintes síkban folytatódó domboldalt mindenütt hó borította, Peti szokatlan módját választotta a szánkózásnak: az emelkedő aljától számított \(\displaystyle 5~\mathrm{m}\) távolságból különböző kezdősebességgel indult el.
a) Mekkora kezdősebesség esetében áll meg leghamarabb a szánkó?
b) Milyen hosszú utat tett meg felfelé az emelkedőn ebben az esetben a szánkó?
A szánkó pályája egybeesett a domboldal esésvonalával. A lejtő töréspontmentesen csatlakozik a vízszintes felülethez. A szánkó és a hó között a súrlódás elhanyagolható.
Tornyai Sándor fizikaverseny, Hódmezővásárhely
P. 5674. Egy hőerőgép egy \(\displaystyle C\) hőkapacitású, kezdetben \(\displaystyle T\) hőmérsékletű test és egy állandó \(\displaystyle T_0\) hőmérsékletű, nagy méretű hőtartály között üzemel.
Vizsgáljuk a következő két esetet: \(\displaystyle T=T_0+\Delta T\) és \(\displaystyle T=T_0-\Delta T\). Melyik esetben nyerhetünk több munkát?
Példatári feladat nyomán
I. megoldás. A maximális, reverzibilis folyamatban működő gép (Carnot-gép) által végzett munka a hatásfok folyamatos változása miatt mindkét esetben integrálással fejezhető ki.
A KöMaL kiadásának, a versenyek teljes lebonyolításának, díjazásának és a díjkiosztóval egybekötött Ifjúsági Ankétok szervezésének költségeit 2007 óta a MATFUND Középiskolai Matematikai és Fizikai Alapítvány fizeti.
Kérjük, személyi jövedelemadója 1%-ának felajánlásával álljon a több, mint 125 éve alapított Középiskolai Matematikai és Fizikai Lapok mellé!
P. 5679. Vízszintes talajon súrlódásmentesen mozoghat egy \(\displaystyle M\) tömegű, lapos felületű, kezdetben álló kiskocsi, amelynek egyik végén egy \(\displaystyle m=M/2\) tömegű, kicsiny hasáb helyezkedik el. A kiskocsi \(\displaystyle \ell=24~\mathrm{cm}\) hosszú, a rajta lévő hasáb és a kiskocsi között a súrlódási együttható \(\displaystyle \mu=0{,}2\).
a) Legfeljebb mekkora \(\displaystyle v_0\) sebességgel lökhetjük meg a kicsiny hasábot, hogy ne essen le a kiskocsiról?
b) Mekkora lesz a kiskocsi és a hasáb sebessége abban a pillanatban, amikor a hasáb lerepül a kiskocsiról, ha \(\displaystyle v_1=2v_0\) sebességgel lökjük meg a hasábot?
Közli: Wiedemann László, Budapest
A KöMaL egy példányának ára 2025. szeptembertől 1600 Ft, előfizetése 1 évre 12500 Ft – BJMT tagoknak 12000 Ft.
Megrendelem
