U-образен манометър: разлика в налягането от височина
1 · Предскажи
U-образна тръба държи вода на различни височини от двете страни, отворена към въздуха и в двата края. Какво определя разликата в налягането между двете колони?
- Разликата в налягането зависи от общото количество вода в тръбата.
- Няма разлика в налягането, докато двете страни са отворени към въздуха.
- Разликата в налягането зависи само от разликата във височините между двете страни.
2 · Постановка
- Отвори настройката U-образен флуид и натисни Нулирай. Водата стои на различни нива от лявата и дясната страна на U-тръбата.
- Включи показанието за разлика в налягането.
- Задай лявата и дясната височина на водата за всеки опит и запиши показанието за разлика в налягането.
3 · Събери данни
| Лява височина h_L (m) | Дясна височина h_R (m) | Разлика на налягането ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Чертай ΔP (ос y) спрямо разликата във височините h_R − h_L (ос x) за трите си опита. Права ли е линията?
4 · Анализирай
- За един опит изчисли ΔP = ρg(h_R − h_L) с плътност на водата 1000 kg/m³ и g = 9.8 m/s² и сравни с показанието.
- Трите ти опита ползват различни абсолютни височини, но същия модел. Обясни защо ΔP зависи само от разликата във височините, не от това колко пълна е общо тръбата.
5 · Надгради
- Живачният барометър ползва същия принцип, но с живак (плътност 13,600 kg/m³) вместо вода. За същата разлика във височините разликата в налягането щеше да е по-голяма или по-малка, отколкото с вода? Приблизително с какъв фактор?
- Гмуркачите усещат налягането да расте, колкото по-дълбоко отиват. Ползвай ΔP = ρgΔh, за да обясниш защо налягането на 10 m под водата е приблизително двойно спрямо това на 5 m.
Физиката зад този експеримент
Хидростатично налягане
Налягането във флуид расте линейно с дълбочината: P = ρgh. В U-тръба, отворена към въздуха и в двата края, разликата в налягането между двете колони идва изцяло от разликата в техните височини.