مانومتر أنبوب U: فرق الضغط من الارتفاع

1 · توقّع

أنبوب على شكل U يحمل ماءً بارتفاعات مختلفة في كل جانب، مفتوحًا على الهواء عند الطرفين. ما الذي يحدد فرق الضغط بين العمودين؟

• 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.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة أنبوب U واضغط إعادة. ماء بمستويات مختلفة في الجانبين الأيسر والأيمن.
2. فعّل قراءة فرق الضغط.
3. اضبط ارتفاعي الماء الأيسر والأيمن لكل تجربة وسجل قراءة فرق الضغط.

3 · اجمع البيانات

ارسم ΔP (المحور y) مقابل فرق الارتفاع h_R − h_L (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل الخط مستقيم؟

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب ΔP = ρg(h_R − h_L) بكثافة ماء 1000 kg/m³ و g = 9.8 m/s²، وقارنها بالقراءة.
2. تجاربك الثلاث بارتفاعات مطلقة مختلفة لكن بالنمط نفسه. اشرح لماذا يعتمد ΔP على فرق الارتفاع فقط لا على امتلاء الأنبوب إجمالًا.

5 · وسّع

1. 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؟
2. 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.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة