Nõrgenev juhe

Vahendid:

  1. Kaks horisontaalse seljatoega tooli
  2. Tahvlijoonlaud
  3. 8 küünalt või alkoholipõletit
  4. 0,5-1 kg raskus
  5. 3 m pikkune vasest või rauast juhe

Protseduur:

1. Lõika juhtmest umbes 50 cm pikkune jupp.

2. Kinnita ülejäänud juhe kahe tooli seljatugede vahele ja tõmba see toole liigutades nii sirgeks kui võimalik.

3. Kinnita 50 cm pikkune juhe horisontaalse juhtme külge ja riputa selle otsa 0.5 kg raskus. (Vajadusel võib toolidele samuti raskused panna, näiteks raamatud või istuvad õpilased).

4. Kinnita raskuse külge väike paberist nool ja suuna see põrandale vertikaalselt kinnitatud joonlauale (vt joonis).

5. Kuumuta horisontaalset juhet vähemalt kahe alkoholipõleti abil (lase õpilasel ennast ühe poole kuumutamisel aidata, liigutades põletit aeglaselt juhtme all edasi-tagasi). Jälgi noolt.

Miks vajus raskus juhtme kuumutamisel allapoole?
Kui palju raskus allapoole vajus?
Kas vajumises muutuks midagi, kui küünlaid või põleteid oleks rohkem?
Kas erinevatest metallidest juhtmed vajuksid sama vahe võrra?
Kuidas saab arvutada juhtme pikenemist tema vajumise abil?

Selgitus Põletite leegid põhjustavad juhtme paisumise, mistõttu raskus vajub allapoole. Kuumutamise tulemusena langeb raskus punktist P1 punkti P2. Mõõtes vahemaad AP ja PP1, saame arvutada nurga x’ valemist tan(x’)=PP1/AP ja pikkuse AP1 valemist sin(x’)=PP1/AP1. Sarnaselt saab leida nurga x’’, tan(x’’)=PP2/AP1 ja pikkuse AP2 valemist sin(x’’)=PP2/AP2. Juhtme pikenemine on võrdne suurusega (AP1-AP2)*2. Teise võimalusena võib kasutada Pythagorase teoreemi. Mida rohkem põleteid kasutada, seda madalamale raskus vajub. Erinevast metallist valmistatud juhtmed paisuvad erinevalt ja seega on nende vajumine erinev.