Vad har du för fart på slangen?

Hej, kära fysiker! I lärobokens uppgift 419 (energikapitlet) så vill de få oss att fundera på hur man kan ta reda på vattnets hastighet, då det strömmar ut ur en vattenslang. När jag först tog mig an den uppgiften, så var det formeln för en cylinders volym som poppade upp i mitt huvud. Vanesak. Hursomhelst, så hade facit en annan uppfattning om hur det skulle göras - formlerna för mekanisk energi, förstås. Så jag bestämde mig för att testa båda sätten, praktiskt! Varför missunna sig en chans att leka? =D

Min idé var alltså att betrakta vattnet i slangen som en cylinder. Jag kollade slangens dimensioner, och mätte upp hur mycket vatten som sprutade ut på 4 sekunder. Sedan satte jag in mina mätvärden i formeln h = V / (p *r^2), vilket gav 0,0014m^3 / (p *0,00675^2m^2) = 9,8m. Nu visste jag alltså att slangen pressar ur sig en 9,8m lång cylinder på fyra sekunder, vilket ger hastigheten ungefär 2,5 m/s.

Nu till förslaget i facit. Tanken är, att om man pekar slangen uppåt, så att strålen far rakt upp, så kommer vattnets rörelseenergi vid slangens mynning, att vara lika stor som dess lägesenergi, i den punkt där strålen vänder (energiprincipen). Och eftersom kinetisk energi, E(k) = (m*v^2) / 2, så kan man lösa ut vattnets hastighet vid mynningen, om man känner strålens höjd.

Ja, jag tog min slang, med exakt samma tryck som förut, och lät den spruta rakt upp. Jag blev sjöblöt. Med linjal konstaterade jag, efter mycket trilskande, att strålens höjd var ca 25cm. Jag kommer inte att göra om det experimentet (mitt gamla motto var "Allt för vetenskapen!"; mitt nya är "En del för vetenskapen!!". Två utropstecken, för att det inte ska tappa kraft). Anyways… E(p) = E(k) ger att mgh = (m*v^2) / 2, som ger v = (2 * 9,82N/kg * 0,25m)^½ = 2,22 m/s. Så, ca 2,2m/s.

Så, med tanke på att mycket av min vattencylinder stänkte bort, och att det är VÄLDIGT(!!!) svårt att mäta en vattenslangsstråle med linjal, så känner jag mig ganska nöjd med resultatet, ändå! =)

Det intressanta med detta experiment var väl att konstatera att energiformlerna faktiskt funkar, såsom utlovat. Och med en liten revidering av experimentets utförande, så bör man kunna få de båda resultaten att närma sig varandra. Avslutningsvis vill jag ge en eloge, till dig som har orkat dig igenom hela inlägget. Du är en klippa, och hade jag en karamell så skulle du få den!

Ps. Vet du hur meteorologer definierar svensk vår? Jo, medeldygnstemperaturen ska ha varit över noll grader, sju dygn i följd (där den första dagen får vara tidigast den 15:e februari). Guess what? Fr.o.m. idag är det vår i lilla Enköping. Trevlig helg! =)