Luku 3: Fysiikan ilmiöitä
3.6 Kitka
Ohjeet
Kokeen ideana on tutkia, kuinka suurella voimalla kirjaa pitää vetää, jotta se lähtee liikkumaan. Vetämiseen käytetään narussa roikkuvaa muovipussia. Naru ohjataan kääntymään pöytään teipatulla vesipullolla.
Punnitse ensiksi kirja. Voit yrittää etukäteen valita kirjan, jonka massa on pyöreä luku (esimerkiksi $300$ tai $400$ grammaa): tämä tekee luvuista helpompia lapselle. Kirjan massaan voi myös vaikuttaa laittamalla sen väliin ylimääräisiä paperilappuja.
Tehkää seuraavat askeleet koeasetelman rakentamiseksi.
- Solmikaa naru muovipussin sankoihin niin, että pussia voi roikottaa narun päästä.
- Kietokaa narun toinen pää kirjan etukannen ympärille niin, että narua vedettäessä myös kirja lähtee liikkeelle.
- Asettakaa vesipullo kyljelleen pöydän reunalle. Nyt muovipussi voi roikkua yli laidan niin, että pöydällä oleva kirja estää sitä putoamasta ja pullo ohjaa narun pystysuuntaisesta vaakasuuntaan. Narun ei pitäisi missään kohtaa osua pöytään.
- Teipatkaa vesipullo kiinni pöytään.
Sitten on varsinaisen kokeen aika. Punnitkaa ensiksi kirja ja kirjatkaa tulos paperille. (Punnitsemisessa ei haittaa, että naru on kiinni kirjassa.)
Laittakaa sitten pussi roikkumaan narun ja kirjan varassa. Lisätkää pussiin hiljalleen kevyitä esineitä. Aina välissä testatkaa, onko pussissa riittävästi painoa: antakaa kirjalle pieni pusku kohti pöydän reunaa, jotta kirja liikahtaa hieman. Jos kirja pysähtyy itsekseen, lisätkää edelleen painoa. Jos kirja taas jatkaa liikkumista, raja on ylitetty ja painoa on riittävästi.
Kun raja on ylitetty, punnitkaa pussi. Kirjatkaa tulos paperille.
Suorittakaa koe sitten uudestaan niin, että kirjan paino on tuplattu asettamalla sen päälle esineitä: esimerkiksi jos kirjan paino oli alun perin $300$ grammaa, punnitkaa $300$ gramman edestä esineitä ja laittakaa ne kirjan päälle. Anna lapsen arvata etukäteen, kuinka painava pussin pitää tällä kertaa olla, jotta raja ylittyy. Suorittakaa sitten koe, mitatkaa ja kirjatkaa tulos paperille.
Voitte kokeilla vielä kolmin- tai nelinkertaistamalla kirjan painon. Tuloksista pitäisi havaita, että pussin paino kasvaa suunnilleen samassa suhteessa kuin kirjan paino. (Säännönmukaisuus ei ole täydellinen: pussin paino kasvaa hieman hitaammin eli painoa tarvitsee hieman vähemmän kuin mitä voisi odottaa.)