Pevnost bavlněného vlákna

Když chceme vyrobit dobré lano, musíme znát jeho mechanické vlastnosti, například pevnost. Ukažme si v malém experimentu, jak na to.

Experiment:

1. Změřme pevnost bavlněné nitě, materiálu, který najdeme všichni doma. Nit budeme postupně natahovat a měřit sílu, při které se přetrhne.
2. V tomto experimentu použijte například elektronický siloměr. Na jednom konci bavlněné nitě vytvořte očko, zahákněte do něj siloměr, volný konec nitě pevně držte.
3. Postupně přes siloměr napínejte zkoumanou nit. Po jejím přetržení si zapište sílu, které k tomu bylo potřeba.
4. Postup opakujte pro 30 vzorků stejné nitě (odvíjeno ze stejné cívky). Sestavte histogram výsledků.

Otázky:

1. Jaký závěr ohledně pevnosti nitě lze vyvodit z naměřených dat ?
2. Lze určit hodnotu síly při přetržení jednoznačně?
3. Porovnejte přesnost použitého siloměru a nejistotu výsledku měření.
4. Jak si tento výsledek vysvětlujete?

Poznámky pro učitele

Nechte pracovat studenty po skupinkách. Každá skupina změří postupně 5 hodnot trhací síly a společně s učitelem sestaví histogram. Následuje diskuse o výsledcích.

Odpovědi na otázky:

1. Síla potřebná k přetržení nitě není konstantní, její hodnoty se mění v rozmezí 7,5 N až 12,5 N. Nitě ve vzorku mají různé meze pevnosti.
2. Ne, tato hodnota je značně proměnlivá.
3. I když použitý siloměr dokáže změřit sílu s větší přesností než 0,5 N, přesto je výsledek měření zatížen značnou nejistotou (viz hodnoty v rozmezí 7,5 N až 12,5 N).
4. Každý vzorek se nepatrně liší. Nejde o zcela homogenní materiál, který by vykazoval v libovolném místě stále stejné vlastnosti. Proto je nutné proměřit více vzorků a výsledek měření statisticky zpracovat.