Kvalitatív kísérlet az erőlökés és az impulzusváltozás
kapcsolatának bemutatására
( Melyik fonál szakad el ?)
Függesszünk fel egy 2-3 kg tömegű golyót vékony, könnyen szakadó fonalon
egy speciális állványra (lásd alább)! Kössünk a golyó aljára a felfüggesztő
fonallal azonos minőségű szálon egy kb. 20 cm hosszú farudat!
A farúd fogantyúként szolgál a következő kísérletekben:
-
Húzzuk lassan lefelé a rúddal az alsó fonalat! Az erőhatás növekedtével
a golyót tartó felső fonal elszakad.
-
Rántsuk gyors mozdulattal lefelé az alsó fonalat! Ekkor a fogantyú és a
golyó közötti alsó szál szakad el.
A kísérlet magyarázata a következő:
A lassú feszítés során a golyó lényegében egyensúlyban van. A felső
szálat így mindig a golyó súlyával nagyobb erő terheli, mint az alsót.
Ezért szakad el ekkor a felső szál.
A második kísérlet esetén figyelembe kell vennünk, hogy a terhelés hatására
a szálak kismértékben ugyan, de megnyúlnak. A gyors rántás következtében
a szál alsó vége nagy gyorsulással mozog. A nagy tehetetlenségű golyóhoz
kötött másik vég ezt nem tudja követni, hiszen a golyó gyorsításához igen
nagy erő kellene. Így a hirtelen bekövetkező nagy erőhatás csak az alsó
szálat nyújtja meg, s az elszakad.
Megjegyzések:
-
A kísérlet sikere a megfelelő fonal kiválasztása mellett azon is múlik,
hogy elegendően nagy tömegű testet akasztottunk-e az állványra. Ezért a
kísérlet a nagy tömegű testek "tehetetlenségét" is illusztrálja.
-
A nehéz golyó alá az állványra célszerű egy tartólapot rögzíteni, hogy
a felső fonal elszakításakor a nehéz golyó ne essen rá kezünkre. Az alsó
fonalat a tartólapon fúrt lyukon kell átvezetni.