Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Kísérletek forgó asztalon

A forgó asztal különleges vonatkoztatási rendszer (nem inerciarendszer) és több jelenséget is szemléltehetünk rajta.
Asztalunk egy 70-80 cm-es élhosszúságú asztallap, amelyet csapágyra fektetünk rá, így kézzel könnyen forgatható.Ezzel most két kísérletet ismertetünk:

Coriolis erők bemutatása, a forgó asztalon guruló golyóval. (Corioliserő: Forgó rendszerben mozgó testre oldalirányban a sebességre és a forgástengelyre is merőlegesen ható erő).
Az asztalt forgásba hozzuk majd középpontjába egy egyenes vályúból kiguruló golyót bocsátunk, amelynek sugárirányú sebessége 0,1 - 0,15 m/s körül van. (A  golyót azért célszerű valami a középponthohoz tartott vályúból kibocsátani, mert így iránya és sebessége szabályozható). Vizuálisan is megfigyelhető, hogy a golyó a várható iránytól az ábrán jelölt irányban elmarad, és sajátos görbevonalú pályán halad a perem felé,
A golyó pályája látványosabban azonosítható, ha az asztalra papírt teszünk, a golyót pedig valami festékbe mártjuk, mert akkor az asztalon a a pálya nyomvonala nyugodtabban tanulmányozhatóvá válik.
coriolis.jpg

A Coriolis erők hatása a mindennapi életben sok helyen tanulmányozható. Ennek köszönhető a kádak lefolyójánál kialakuló körkörös örvénylő mozgás, amely az É-i féltekén bal- a déli féltekén pedig jobbsodrású. A folyók jobboldali partja jobban erodálódik, általában meredekebb  is, mint a másik. Ilyen folymat eredménye például a Duna vonalának laasú Ny-ra helyeződése az évtízezredek során.
A vasúti pályák jobboldali sínszálát is nagyobb erőhatás éri, de minden járműnél kimutatható e hatás.
Például egy 4000 tonnás, 72 km/h sebességű vonat a Coriolis erő miatt a sínpályát 8000 N erővel nyomja oldalirányban.

 

Folyadékfelszín alakja forgó rendszerben.
A forgóasztalra egy akváriumban, v. üvegkádban vizet helyezünk, majd az asztalt forgásba hozzuk. Megfigyelhető, hogy az egyenletes forgási sebeség kialakulása után a folyadékfelszín jellegzetes parabolaszelvényt vesz fel.
Figyelem! Az üvegkád esetleges leesése miatt a kísérletet csak tanár végezze!
Bár a folyadék felszínének alakja vizuálisan is megfigyelhető, alaposabb tanulmányozásához célszerű fényképet, vagy lassított videofelvételt készíteni a jelenségről.

forgoviz.jpg

Centripetális erő mérése:
A forgóasztal közepébe helyezett csavarhoz egy-egy rugós erőmérővel két ismert tömegű kiskocsit erősítünk, és az asztalt forgába hozzuk. Az erőmérőkön a kirepítőerő leolvasható. (A dupla, szimmetrikus elrendezés az egyenletes erőeloszlás miatt javasolt).
Felmerülő kérdések:
- Hogy függ össze az erő a fordulatszámmal?
- Hogy függ össze az erő a tömeggel?
- Hogy mérhetjük (becsülhetjük) az asztal fordulatszámát?

centrip.jpg

 Ennél a kísérletnél is megkönnyíti az elemzést egy fotó, vagy lassított videofelvétel, ami az erőmérők leolvasását, ill. a fordulatszámmérést is lehetővé teszi.