
Sæbebobler og Skum
7 af 29
røret og slangen, bliver væskesøjlens placering således et mål for trykket. Trykket i dybden h af en
væskesøjle er
, og ved at lægge glasrøret ned bliver væskesøjlens udsving
forstærket med en faktor, der svarer til hældningskoefficienten.
Dataopsamlingen skete med et kamera, der kunne sammenholde væskens forskydning med
boblens størrelse. Kameraet blev stillet så tæt på målerøret og det frie rør som muligt. For at skabe
en ensfarvet baggrund, blev et stykke papir tapet fast bag glasrøret. Aller bagerst blev en skærm sat
op for at modvirke kameraets tendens til at fokusere på ting i baggrunden. Som væske blev acetone
brugt på grund af dets lave densitet og viskositet.
2.2 Fremgangsmåde
2.21 Forberedelse og kalibrering: Pointen med denne opstilling er, at væskesøjlens placering kan
måles til forskellige kendte tryk. Det improviserede manometer blev altså ”kalibreret” med en
trykmåler ved at koble trykmåleren til det frie rør i venstre side, variere trykket med sprøjten, og
notere trykket til forskellige positioner af væskesøjlen. Til hver måling blev der taget et billede, og
kamerarets placering blev selvfølgelig holdt konstant. Sammenhængen mellem væskesøjlens
placering og trykket kan antages at være lineær, da
, så ,
og
, hvor v er vinklen til glasrørets hældning, er
forskydelsen langs glasrøret, og a/b er forholdet mellem tværsnitarealet af glasrøret a og slangen b.
Sammenhængen mellem trykket og væskesøjlens position blev lineær regression bestemt til
Pa | 0<x<1 , hvor x er væskesøjlens relative position i
billedet langs en akse parallel med glasrøret.
-værdien var 0.996, hvilket tyder kraftigt på, at vi
kan stole på kalibreringen. Grunden til at usikkerheden på a-værdien alligevel er 21Pa, er at der kun
blev taget 4 målinger. De var til gengæld spredt godt ud, og grunden til, at der ikke blev taget flere
målinger var, at der ved flere tidligere kalibreringer havde været tilsvarende lineære sammenhænge.
På grund af fordampning skulle kalibreringen gå forholdsvis tjept. Usikkerheden på a-værdien kan
altså ses som en fejlkilde, da en ændring af a-værdien vil forskyde samtlige observationer i samme
retning med den samme faktor.
2.22 Dataopsamling: Sæbeblanding blev ført op til det frie rør, så der blev dannet en sæbehinde, og
eventuelle dråbeansamlinger blev fjernet med papir. Optagelsen blev startet, og trykket blev øget
langsomt med sprøjten. Det største tryk opnås, når sæbehinden danner en halvkugle. Ved det
maksimale tryk, er radius mindst mulig, hvilket må svare til, at boblens radius er lig rørets radius.
Da røret har en vis tykkelse, er et godt bud dog, at sæbeboblens radius er lig halvdelene af
gennemsnittet af rørets indre og ydre diameter. Derefter vil trykket aftage i takt med at sæbeboblen
bliver større.
2.3 Resultater og databehandling
Væskesøjlens placering blev bestemt ved videoanalyse med Logger Pro, og radius af boblen blev
bestemt ved både billedanalyse med GIMP 2’s målefunktion og med Logger Pro. I GIMP 2 blev
boblens diameter bestemt ved forholdet mellem rør og boble, hvor rørets diameter var 0.49cm målt
med en skydelære med en præcision på 0.01cm. Værdierne blev sammenholdt med målinger i
Logger Pro, som blev udført ved at sætte punkter ved boblens centrum og periferi, og beregne
afstanden. Overtrykket blev beregnet ved formlen fra kalibreringen ved at tage funktionsværdien til
positionen trække funktionsværdien til startpositionen fra.
Grunden til dette er,
Om kalibreringen, se bilag A1