Zadanie
Marianka si skúšala nakresliť niečo, čo si doma môže zavesiť. Potom sa však zarazila zistiac, že jej obrázok je kúsok ťažší ako jej feng-šuej a gravitačný zákon povoľujú zavesiť. Nakreslite nám niečo pekné. Zmerajte, o koľko je ťažší pomaľovaný papier oproti čistému a určte taktiež „účinnosť“ vašich maliarskych potrieb, t.,j. prírastok hmotnosti obrázku k úbytku hmotnosti farieb. Nezabudnite odhadnúť chyby merania.
Odporúčame dobre zvážiť výber maliarskej techniky, aby ste boli schopní zmerať hmotnosti farieb.
Vaše veľdiela naskenujte/odfoťte a pošlite nám ich mailom na [email protected]. Riešenia odovzdávajte štandardne cez submitovátko.
Skôr, ako začneme merať nejaké veci, si povedzme, ako vlastne taká farba funguje, prečo by mal byť papier ťažší a prečo má zmysel rozprávať sa o účinnosti farieb. Farba ako taká sa skladá z pigmentu (najjednoduchšie sa to predstaví ako nejaký prášok), pojiva (to je to, čo drží farbu pokope) a riedidla (vo vašich bežných farbách voda, pri farbách na drevo alebo kov nejaké uhľovodíkové riedidlo ako napríklad C60001 alebo C6006). Vo farbách na kov sa potom ešte nachádzajú nejaké zložky, ktoré majú za úlohu zabezpečiť spojenie farby s podkladom.
Asi jedinú výnimku z tohoto popisu tvoria vodové farby, kde sa nachádza len pigment (to je to tuhé), a ako riedidlo slúži voda, ktorú tam nanášate štetcom.
Čo sa stane po tom, ako nanesieme farbu na materiál (v našom prípade papier)? Udeje sa to, že sa pigment, pojivo a riedidlo nalepí na papier. Po čase pojivo a pigment ostane (papier teda bude ťažší, ako keď tam nebola nanesená žiadna farba), ale riedidlo sa odparí, a teda bude papier ľahší ako tesne po nanesení farby.
Dosť bolo teórie, poďme niečo merať. Spôsob váženia bol nasledovný: zobrali sme papier rozmeru A3, aby sme mali na papieri dostatočne veľa farby a tým minimalizovali chyby merania. Odvážili sme (postupne) všetky papiere, naniesli na ne farbu, odvážili, počkali, kým farba zaschne, a papiere odvážili znovu. Ako spôsoby farbenia sme zvolili tieto metódy: temperové farby, vodové farby, vodou riediteľná farba na stenu, farba v spreji a nakoniec aj ceruzka. Ceruzka nie je taká farba ako sme ju opísali hore, ale funguje len tak, že sa otierajú vrstvy uhlíka (grafitu) o papier.
Vzhľadom k tomu, že hmotnosť papiera sa hýbe rádovo v gramoch, hmotnosť farby sa hýbe ešte v menších číslach a my sme mali len váhu s presnosťou na gramy, rozhodli sme sa pomôcť si menším trikom. Namiesto toho, aby sme vážili papier, urobili sme páku, kde bol na dlhšom ramene zavesený papier a na kratšom bolo zavesené závažie na váhe, ktoré sme nadľahčovali. Keďže kuchynská váha, s ktorou sme merali, má rozsah \(\num{1} - \SI{5000}{\gram}\) a výkres formátu A3 váži približne \(\SI{25}{\gram}\), tak sme zvolili pomer dĺžky kratšieho a dlhšieho ramena \(1:100\) čím sme sa zmestili do rozsahu na váhe a dostali sme presnosť na stotiny gramov.
Takto vyzerajú výsledky merania:
| Druh farby | Váha farby na papieri po uschnutí farby | Rozdiel hmotností farbiva | Účinnosť farby |
|---|---|---|---|
| Farba v spreji | \(\SI{0,51}{\gram}\) | \(\SI{0,89}{\gram}\) | \(\SI{57}{\percent}\) |
| Farba na stenu | \(\SI{14,73}{\gram}\) | \(\SI{26,12}{\gram}\) | \(\SI{56}{\percent}\) |
| Ceruzka | \(\SI{1,78}{\gram}\) | \(\SI{1,92}{\gram}\) | \(\SI{93}{\percent}\) |
| Vodové farby | \(\SI{1,46}{\gram}\) | \(\SI{1,53}{\gram}\) | \(\SI{95}{\percent}\) |
| Temperové farby | \(\SI{6,18}{\gram}\) | \(\SI{8,25}{\gram}\) | \(\SI{75}{\percent}\) |
Z tabuľky vidíme, že papier po nanesení farby bude priemerne ťažší o \(\SI{35}{\percent}\). Najväčšiu účinnosť mala podľa očakávania ceruzka, a najmenšiu vodové farby.
Na záver riešenia experimentu slušnosť káže vyjadriť sa k chybám meriania. Čo sa týka našej aparatúry, tak najväčší problém nebol s presnosťou váhy (tá má presnosť \(\SI{+-1}{\gram}\) a pri páke \(1:100\) teda presnosť \(\SI{+-0,01}{\gram}\)), ale s malým rozlíšením váhy (už spomínané rozlíšenie na jednotky gramov). Aj keď sme sa snažili toto rozlíšenie zväčšiť, tak v ideálnom prípade by sme na takéto malé hmotnosti potrebovali váhu s rozlíšením aspoň \(\SI{0,001}{\gram}\).
ľudovo nazývaný acetón↩︎
Diskusia
Tu môžte voľne diskutovať o riešení, deliť sa o svoje kusy kódu a podobne.
Pre pridávanie komentárov sa musíš prihlásiť.