Tekoče parabole

Naloga se zdi preprosta, saj ne zahteva posebnih znanj in ima jasen cilj. Pri sami izvedbi poskusa smo kljub temu naleteli na nekaj vprašanj, ki so zahtevala premislek ter nekaj težav, ki jih je bilo treba razrešiti. Že na sestanku pred začetkom dela smo se odločili, da bomo poskus izvedli s tremi različnimi debelinami lukenj na petih višinah. Glavni problem je bil, kako zagotoviti stalen dotok vode, kar pa nas je spomnilo na wc kotliček. Sprva smo nameravali narediti mehanizem, ki bi vzdrževal konstantno gladino vode, kar se je kasneje izjalovilo.

Naše delo smo začeli z izbiranjem velikosti lukenj. Luknje smo naredili z vrtalnikom, da pa smo videli, kako to sploh gre, smo najprej napravili nekaj poskusnih lukenj. Na podlagi tega smo se odločili, da bodo naše luknje premera 3 mm, 6 mm in 9 mm. Največje luknje so nam kasneje povzročale malce težav, saj niso bile tako lepo zvrtane, poleg tega pa smo imeli probleme tudi pri mašenju. Luknje smo namreč zaprli z izolirnim trakom. Trak ni bil dosti širši od velikih lukenj, voda pa je pritiskala ven. Čeprav smo morali potem porabiti malo več traku, smo se tej težavi uspešno izognili.

Odločili smo se, da bomo poskus izvedli tako, da bo v plastenki gladina vode na višini 28,5 cm od tal. Luknje pa smo zvrtali na višinah 5 cm, 10, cm, 14,25 cm, 20 cm in 25 cm.

Za stalen nivo vode smo sprva hoteli poskrbeti z balončkom, ki je bil v plastenki. Vodo bi s pomočjo lija dolivali v plastenko, in ko bi bila ta polna, bi balonček zaprl dotok vode. Čim bi se gladina vode začela spuščati, bi voda ponovno lahko vstopila v plastenko. Tako bi si zagotovili, da imamo v plastenki ves čas enako količino vode. S tem načinom smo izvedli celo nekaj meritev, ko smo ugotovili, da izvedba ni ustrezna. V liju nad balončkom je bila nenehno dodatna voda, njena višina pa je vplivala na domet.

Poskusa smo se nato lotili še bolj preprosto. Vodo smo poskušali enakomerno dolivati v plastenko in ohranjati nivo vode na označeni višini. Pri manjših dveh luknjah je bilo to povsem izvedljivo, pri največji pa je voda prehitro odtekala ven. Zato smo te meritve izvedli tako, da smo napolnili plastenko in ko je voda prišla do označene višine, odčitali domet.

Domet smo merili tako, da smo v vodoravno ravnino, kamor je padala voda, pritrdili meter. Voda je padala direktno nanj, tako da smo lahko naš domet precej natančno odčitali. V zagati smo se znašli pri velikih luknjah, saj se je curek vode že tako razškropil, da je bilo težko določiti mesto do kamor sega, poleg tega pa je bil že sam curek delo širok.

Izvedli smo tri meritve za vsako debelino in vsako višino luknje. Tako smo poskrbeli za natančnejši rezultat, saj bomo s teorijo lahko primerjali povprečno vrednost, ki smo jo izmerili.

Nato smo vodo obarvali z modro galico, da je bil curek bolj viden in primerjali obliko curka s parabolo, ki naj bi jo dobili za posamezne podatke. V ta namen smo poskus naredili z luknjo na srednji višini, to je 14,25 cm od tal z vsemi tremi debelinami.

Primerjavo smo izvedli tako, da smo v ozadje nalepili list papirja, na katerem je bila narisana pričakovana oblika parabole, ter fotografirali naš curek.

Drug način primerjave, ki smo jo izvedli kasneje, pa je računalniška primerjava, kjer smo na sliko curka računalniško dodali parabolo.

V spodnji tabeli so zapisane oznake in formule, ki se pojavijo v nadaljevanju.

V spodnji tabeli so zapisane vse meritve in izračuni.

Spodnji graf prikazuje domet curka v odvisnosti od višine luknje iz katere teče voda. Na grafu so meritve za posamezno debelino luknje ter teoretično izračunana vrednost dometa.

Za primerjavo oblike curka s parabolo smo izbrali curek iz srednje luknje, kar je ravno na polovici celotne višine in po spodnji formuli izračunali kakšna naj bi bila parabola v tem primeru.

V praksi se je prileganje dobljeni paraboli razlikovalo glede na premer luknje. Primerjavo smo izvedli ročno in računalniško.