Sveča v vetru
Meritve
Najprej smo se lotili meritev s svečo na vozičku. Preko škripcev smo na vrv obesili utež, in spustili voziček preko merila. Kljub večkratnim poskusom, spreminjanju mase uteži in celo ročnim vlečenjem vozička, smo uspeli dobiti le en posnetek sveče, ki ugasnila na merilu, in ne pred ali za njim. Posnetek smo nato analizirali s programom Logger pro:
Vidimo, da je sveča ugasnila pri približno 1,8m/s.
Pri drugem poskusu, smo vetrno turbino najprej umerili. To smo naredili tako, da smo na mesto, kjer je bil potem plamen postavili žogico za namizni tenis. Žogico smo obesili na stojalo, na katerega smo pritrdili geotrikotnik, da smo lahko razbrali za kakšen kot se odkloni pri različnih napetostih. Napetost na potenciometru smo spreminjali po 10V in si zapisali odklonjen kot žogice. Iz teh podatkov smo lahko narisali graf napetosti potenciometra v odvisnosti od korena tangensa kota.
Kasneje, ko smo opravljali meritve s plamenom, smo ugotovili, da plamen ugasne pri povprečni napetosti 50V, kar glede na umeritev v kotu znaša 4,08°. Ta podatek je razviden iz grafa.
Če to preračunamo v hitrost, sveča ugasne pri 2,4 m/s.
Spodaj je naveden še izračun napak:
Pomen oznak:
Cd - koeficient upora
v - hitrost
ρ - gostota zraka
r - polmer žogice
m - masa žogice
ϕ - kot za katerega se je žogica odklonila
Pri količinah, ki smo jih uporabljali v enačbi za izračun hitrosti vetra, smo upoštevali tudi napake. Ker smo podatke za polmer,maso in koeficient upora žogice pridobili s pomočjo interneta, smo bili pri ocenjevanju napake toliko bolj previdni. Razlog za našo previdnost je tudi to, da je v žogico bila pritrjena slamica, ki malenkost spremeni specifikacije žogice.
Relativne velikosti napak znašajo:
Cd - 15%
m - 10%
ρ - 7%
r - 5%
Posamezni prispevki torej doprinesejo k napaki:
| Količina | dv/dx | dv/dx * σx | Prispevek [m/s] |
|---|---|---|---|
| m | 486m/kgs | 0,25 * 10-3 kg | 0,12 |
| P | 0,99 m4/kgs | 0,09 kg/m3 | 0,12 |
| Cd | 2,57 | 0,07 | 0,18 |
| r | 121 s-1 | 10-3 m | 0,12 |
| Skupaj: | 0,26 |
Napako celotnega izraza za hitrost vetra, smo računali s pomočjo parcialnih odvodov. Velikosti napak, ki jih doprinesejo posamične količine so predstavljene v tabeli napak. Celotna napaka torej znaša 0,26m/s, kar smo zaokrožili na 0,3m/s. Torej je naš rezultat (2,4 ± 0,3) m/s.
Točna hitrost vetra pri enakih pogojih pa znaša 1,8m/s. To hitrost smo zmerili z natančnim merilnikom hitrosti vetra (anemometrom). Torej je naša hitrost kar blizu točni vrednosti.