Tulci različnih višin

Ikona poučevalne enote

Da bi preverili, ali je dinamika letenja kaj odvisna od višine tulca, smo opravili poskuse s tulci štirih začetnih višin (h0, ¾ h0, ½ h0 in ¼ h0), a enakih polmerov. Naredili smo 10 poskusov za vsako višino tulcev. Preverjali smo, kako začetna višina tulca vpliva na višino poleta h in kako na dolžino časovnih intervalov t' in t''.


Ikona poučevalne enote

Višina poleta

Rezultati so zbrani v spodnjih grafih.

Ker je bila negotovost pri teh meritvah relativno velika, se na te podatke ne moremo preveč zanašati. Vseeno pa lahko iz zgornjih dveh grafov razberemo, da je višina poleta h pri četrtini začetne višine tulca (pri ¼ h0) skoraj enkrat nižja kot pri najvišji višini tulca, h(h0) = 1/2 h(1/4h0). Torej ima začetna višina tulca vpliv na potek našega poskusa. Kako si lahko to razlagamo? Z opazovanjem smo ugotovili, da je bila višina nezgorelega ostanka tulca ob vzletu pri vseh začetnih višinah tulcev (h0, ¾ h0, ½ h0, ¼ h0) približno enaka. Torej se pri gorenju tulca z začetno višino h0 sprosti več sežigne toplote kot pri nižjih tulcih, ker zgori večja masa. Ta sežigna toplota segreje okoliški zrak za večjo temperaturno razliko ΔT in s tem povzroči večjo silo vzgona.

Ker je višina in s tem tudi masa oz. sila teže nezgorelega tulca pri vseh višinah (h0, ¾ h0, ½ h0, ¼ h0) enaka, sila vzgona pa ne, se tulci dvignejo za različen h. Tako se tulec z začetno višino h0 dvigne višje kot tulec z začetno višino ¼ h0 [ker Fvz(h0) - Fg > Fvz h0) - Fg].


Ikona poučevalne enote

Čas od vžiga do poleta

Časovni interval od prižiga tulca do njegovega vzleta se z zmanjšanjem začetne dolžine krajša, kar se jasno vidi na spodnjih grafih.

Pri začetni višini tulca h0 ima tulec večjo površino, s katere dobiva zunanji zrak (za gorenje je pomemben O2), zato gori hitreje. Vendar se s časom njegova višina manjša, prav tako se manjša tudi njegova površina, skozi katero vleče O2. To pomeni, da se tudi hitrost gorenja tulca s časom zmanjšuje. Ko tulec pride do višine ¼ h0, je njegova hitrost gorenja enaka začetni hitrosti gorenja tulca z začetno višino ¼ h0. Od te višine potrebujeta oba tulca enak časovni interval, da zgorita do višine tulca, ki poleti, saj se jima površina in s tem hitrost s časom enako zmanjšujeta. Torej je po tej razlagi časovni interval gorenja tulca z začetno višino h0 sestavljen iz časovnega intervala v katerem tulec zgori do ¼ h0 in iz časovnega intervala gorenja tulca z višino ¼ h0 od prižiga pa do vzleta.


Ikona poučevalne enote

Čas od začetka letenja do konca gorenja

Oglejte si spodnja grafa.

Na grafih lahko opazimo, da se čas poleta gorljivega tulca z zmanjševanjem njegove začetne višine manjša. Na začetku tulec dvigne rezultanta sil vzgona in teže, ob gibanju pa nanj deluje še sila trenja okoliškega zraka. S podobno razlago kot pri času t' lahko pojasnimo, zakaj potrebuje tulec z začetno višino h0 več časa, da prepotuje daljšo pot, kljub temu, da nanj na začetku deluje večja sila.