Odpověď na téma: 42. CP SOČ online – obor 02 fyzika

[Jan Šebor]

Jan Šebor
Optický jev schlieren a jeho využití v experimentech
PORG – Libeň-Praha
Otázky poroty:
Jakým způsobem lze předvedené experimenty vyhodnotit kvantitativně?
Jaká byla časová stabilita hustoty a teploty plynů?

Odpověď:

Dobrý den,
děkuji porotě za otázky. Začnu s otázkou číslo 2. Co se týče časové stability teploty, ta byla dostatečně dlouhá a neměnná, hoření, led, fén i tření rukou jsou jevy, které v čase trvají a nemění se jejich průběh, pokud nevypneme fén, nepřestaneme třít ruce nebo led neroztaje či oheň nezhasne. U hustoty je situace podobná, pokud budeme dodávat dostatečné množství plynu, můžeme nadále pozorovat jev schlieren. Pokud bych přestal dodávat plyn o jiné teplotě/hustotě, ten by se postupně smísil s okolním vzduchem, až by se teplota/hustota v celém prostoru experimentu vyrovnala a jev schlieren by přestal. Na mých experimentech můžeme pozorovat potřebnou dobu k smísení na vzdálenosti mezi zdrojem plynu a místem, kde jev schlieren už nevidíme. Vzdálenost je také ovlivněna rychlostí, jakou plyn vstupuje na scénu.

Odpověď na otázku číslo 1: U aerodynamiky jev schlieren slouží ke zviditelnění proudění, které může být pak kvantitativně vyhodnocováno. U pokusu s plyny je velikost lomu světla vázaná na rozdíl hustot plynů (relativní index lomu). Pokud bych použil metody digitálního zpracování obrazu, mohl bych si v nasnímaných videích nalézt šedotónové přechody jevu schlieren a vyhodnocovat jejich šířku, rychlost přechodu a usuzovat podle toho, který plyn je více hustší nebo řidší vzhledem ke vzduchu. V případě plynů o různých teplotách nám jev schlieren umožní například vyhodnocovat jak se šíří teplo kolem objektů.