Opazovalni poskus

Za izvedbo meritev sva uporabila steklen kvader z merami (višina 25 cm, dolžina 30 cm, širina 2 cm), ki sva ga sprva napolnila le z vodo. Nato sva preizkušala različne snovi, ki bi jih dodajala v posod z vodo in ob tem uspela opaziti Boycotov efekt. Seveda sva naletela na težave; mivka je bila pretežka in se je takoj posedla, tako da efekta nisva niti opazila. Nato sva poizkusila s sladkorjem, Boycotov efekt sicer opazila, a naju je skrbelo, da bi se koncentracija vode ob tem preveč spreminjala in bi bile meritve nerelevantne. Naprej sva iskala primerno snov, ki bi jo lahko uporabila za najino izvedbo meritev. Po razmisleku sva se odločila uporabiti bleščice, a ob dodajanju v vodo naletela na težavo, da so se sprijemale med seboj. Z dodatkom milnice v vodo, se je ta težava rešila, bleščice se niso več sprijemale in lahko sva pričela z opazovanjem pojava Boycotovega efekta.

S to pripravo posode, naklonske prilagajoče se stranice iz lesa, milnice in bleščic, sva nato najprej le opazovala kaj se v posodi z bleščicami godi.

Pripomočki:

• Steklena posoda v obliki kvadra,
• Lesena palčka, ki deluje kot pregrada,
• Bleščice,
• Voda,
• Črn papir za boljši kontrast,
• Milo, ki prepreči, da bi se bleščice sprijele,
• Štoparica.

Najprej sva raziskala, kako vpliva naklon stene na pojav Boycottovega efekta, če sta volumen vode in koncentracija bleščic konstantna.
V steklen kvader, napolnjen z vodo, sva dodala bleščice in jih enakomerno razporedila po dnu posode. Nato sva dodala še malo mila, da se bleščice niso sprijemale. Kot premično steno sva uporabila leseno palčko, ki je dobro ločevala oba dela posode. Hkrati sva v obeh delih vodo premešala, tako da so se bleščice enakomerno razporedile po volumnu vode. V obeh delih sva naenkrat prenehala z mešanjem in merila, kako dolgo je trajalo, da so se bleščice posedle. Čase sva zaokroževala na najbližjo sekundo.

Hitrost padanja bleščic v delu posode, ki ima eno steno nagnjeno stran od druge: v₀ = (0,36 ± 0,05) cm/s
Ugotovila sva, da je čas padanja znatno manjši v delu posode, kjer je palčka nagnjena proti drugi steni. Kjer je bila nagnjena stran, pa so bleščice samo počasi padale; vrtinca ni bilo. Enačili sta se sili gravitacije in (linearnega) zakona upora ter se pri v₀ izenačili.

Sledil je del preverjanja odvisnosti časa sedimentacije in naklona stranice. Potrebno je bilo paziti, da sta koncentracija bleščic in volumen vode bila konstantna. Za vsako opisano geometrijo je bilo izvedenih 6 meritev. V tabelo (in vseh nadaljnih tabelah) je vpisano samo povprečje.

Tabela 1: Merimo čas sedimentacije pri konstantnem volumnu vode in koncentraciji bleščic.
Čas posedanja v pravokotni posodi z enako višino vode: 36,4 s ± 5,1 s.

Spodnji rob [cm]	Zgornji rob [cm]	Višina vode [cm]	Kot palčke od dna (izračunan) [°]	Čas sedimentacije [s]
17,4	7,6	13,1	53,2	43,7 ± 1,2
16,5	8,7	13,1	59,2	41,4 ± 1,7
14,7	9,4	13,1	68,0	44,2 ± 2,7

Ugotovila sva, da čas sedimentacije ni zelo odvisen od naklona stranice. Opazila sva, da se ob nagnjeni steni izoblikuje vrtinec, ki traja različno dolgo pri različnih naklonih stranice. Odločila sva se poskus ponoviti z nekoliko drugačno geometrijo, kjer sva tokrat merila čas trajanja vrtinca ob nagnjeni steni in čas sedimentacije.

Tabela 2: Merimo čas sedimentacije in čas vrtinca.
Čas posedanja v pravokotni posodi z enako višino vode: 40,0 s ± 5,6 s.

Spodnji rob [cm]	Zgornji rob [cm]	Višina vode [cm]	Kot palčke od dna (izračunan) [°]	Čas sedimentacije [s]	Čas trajanja vrtinca [s]
19,0	12,1	14,4	64,4	42,7 ± 1,2	19,9 ± 2,3
18,5	12,5	14,4	67,4	42,2 ± 4,1	18,7 ± 2,2
15,0	12,8	14,4	81,3	41,5 ± 2,7	15,1 ± 0,8

V drugem delu poskusa sva kot rečeno merila čas trajanja vrtincev ter celoten čas sedimentacije delcev. Iz tabele 2 razberemo, da med celotnim časom sedimentacije v vseh treh primerih ni bistvene razlike. Prikazane so povprečne vrednosti z odklonom 10-ih meritev za 3 različne dimenzije posode. Tudi s to geometrijo so bili rezultati podobni kot prej, opazimo pa lahko, da se pojavijo večje spremembe v času trajanja vrtincev: zelo očitno se tranjanje vrtinca krajša.

Na koncu sva opazovala, kaj se dogaja s časom sedimentacije, ko približujeva palčko proti drugi steni pri konstantni koncentraciji bleščic. Spet sva merila tudi čas trajanja vrtinca. Vsaka meritev je bila izvedena desetkrat.

Tabela 3: Merimo čas sedimentacije in čas vrtinca, ko palčko približujemo navpični steni.
Čas posedanja v pravokotni posodi z enako višino vode: 34,7 s ± 4,9 s.

Spodnji rob [cm]	Zgornji rob [cm]	Višina vode [cm]	Kot palčke od dna (izračunan) [°]	Čas sedimentacije [s]	Čas trajanja vrtinca [s]
12,3	8,8	12,5	74,4	39,9 ± 3,3	15,8 ± 1,0
10,0	6,5	12,5	74,4	32,7 ± 1,5	13,2 ± 1,5
8,0	4,5	12,5	74,4	28,2 ± 0,8	9,3 ± 0,7

Za meritve v tabeli 3 sva se odločila še narisati graf višine delca v odvisnosti od časa, in sicer za dva režima. Delec ob nagnjeni steni je v prvem režimu, ker nanj vpliva predvsem vrtinec, delec ob navpični steni pa je v drugem režimu, ker nanj vpliva predvsem gravitacija.

Eksperimentalne negotovosti

Največji prispevek k napaki so imele sistematične (instrumentalne) negotovosti. To se kaže v obliki turbulentnega toka, ki se je pojavil zaradi hitrega posedanja bleščic. Posledično se je vrtinec zaradi Boycottovega efekta hitro zaklučil in gibanje delcev se je zelo razlikovalo med njimi, čeprav so bili le nekaj milimetrov narazen. Posledično se zgornji trije grafi lahko zelo razlikujejo, če bi za opazovanje izbrali druge delce, ki pa bi še vedno bili v istem režimu.

Slučajne napake so imele manjši vpliv na končne rezultate. Sem spadajo odčitana višina delca in izmerjen čas sedimentacije. Na grafih imajo vse meritve napako ± 1 cm za meritev višine delca, napak v časovni komponenti pa ni smiselno navajati, saj so podatki bili odčitani iz videoposnetka. Napaka časovnih podatkov v tabelah pa predstavlja standardno deviacijo vseh meritev pri tej geometriji.

Da bi zmanjšali eksperimentalne negotovosti, bi lahko namesto bleščic uporabili fine steklene kroglice in se tako znebili turbulentnega toka. Za zmanjšanje časovnih napak v tabelah pa bi lahko eksperimente večkrat ponovili, zaradi česar bi deviacija padla. Dober način merjenja višine delcev v odvisnosti od časa je s telefonom, saj časovna komponenta nima napake (oziroma je zanemarljivo majhna).