الموائع
مانومتر أنبوب U
مع تطبيق P₁ > P₂ يهبط سطح السائل الأيسر؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
مانومتر أنبوب U — محاكاة الموائع تفاعلية. مع تطبيق P₁ > P₂ يهبط سطح السائل الأيسر؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الضغط الهيدروستاتيكي
يعرض مانومتر أنبوب U كيف تُنشئ فروق الضغط فروق ارتفاع في مائع متصل.
مع تطبيق P₁ > P₂ يهبط سطح السائل الأيسر؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
- P = ρgh
- ΔP = ρgΔh
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
أنبوب على شكل U يحمل ماءً بارتفاعات مختلفة في كل جانب، مفتوحًا على الهواء عند الطرفين. ما الذي يحدد فرق الضغط بين العمودين؟
توقعات للموازنة
- يعتمد فرق الضغط على كمية الماء الكلية في الأنبوب.
- لا فرق ضغط ما دام الجانبان مفتوحين على الهواء.
- يعتمد فرق الضغط على فرق الارتفاع بين الجانبين فقط.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الارتفاع الأيسر h_L (m)
- الارتفاع الأيمن h_R (m)
ما تقيسه:
- فرق الضغط ΔP (Pa)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة أنبوب U واضغط إعادة. ماء بمستويات مختلفة في الجانبين الأيسر والأيمن.
- فعّل قراءة فرق الضغط.
- اضبط ارتفاعي الماء الأيسر والأيمن لكل تجربة وسجل قراءة فرق الضغط.
المعادلة الحاكمة
الضغط الهيدروستاتيكي — P = ρ·g·h
يزداد ضغط المائع خطيًا مع العمق: P = ρgh. في أنبوب U مفتوح للهواء من الطرفين، يأتي فرق الضغط بين العمودين كليًا من فرق ارتفاعهما.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب ΔP = ρg(h_R − h_L) بكثافة ماء 1000 kg/m³ و g = 9.8 m/s²، وقارنها بالقراءة.
- تجاربك الثلاث بارتفاعات مطلقة مختلفة لكن بالنمط نفسه. اشرح لماذا يعتمد ΔP على فرق الارتفاع فقط لا على امتلاء الأنبوب إجمالًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- بارومتر الزئبق يستخدم المبدأ نفسه لكن بالزئبق (كثافة 13,600 kg/m³) بدل الماء. عند فرق الارتفاع نفسه، هل يكون فرق الضغط أكبر أم أصغر منه بالماء؟ وبأي عامل تقريبًا؟
- يشعر الغواصون بزيادة الضغط كلما نزلوا أعمق. استخدم ΔP = ρgΔh لشرح لماذا الضغط على عمق 10 m تحت الماء يقارب ضعف الضغط على عمق 5 m.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- أهلًا بك في أنبوب U
- اضغط تشغيل
- اقرأ فرق الارتفاع
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.