Fluide
U-Rohr-Manometer
Bei angelegtem P₁ > P₂ liegt die linke Flüssigkeitsoberfläche tiefer; ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
U-Rohr-Manometer — interaktive Fluide-Simulation. Bei angelegtem P₁ > P₂ liegt die linke Flüssigkeitsoberfläche tiefer; ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Hydrostatischer Druck
Ein U-Rohr-Manometer zeigt, wie Druckunterschiede unterschiedliche Flüssigkeitshöhen in einem verbundenen Fluid erzeugen.
Bei angelegtem P₁ > P₂ liegt die linke Flüssigkeitsoberfläche tiefer; ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
- P = ρgh
- ΔP = ρgΔh
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein U-förmiges Rohr hält Wasser auf jeder Seite in unterschiedlicher Höhe und ist an beiden Enden zur Luft hin offen. Was bestimmt den Druckunterschied zwischen den beiden Säulen?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der Druckunterschied hängt von der Gesamtwassermenge im Rohr ab.
- Es gibt keinen Druckunterschied, solange beide Seiten zur Luft hin offen sind.
- Der Druckunterschied hängt nur vom Höhenunterschied zwischen den beiden Seiten ab.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Linke Höhe h_L (m)
- Rechte Höhe h_R (m)
Was Sie messen:
- Druckdifferenz ΔP (Pa)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Fluid-Utube-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Auf der linken und rechten Seite des U-Rohrs steht Wasser unterschiedlich hoch.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Druckdifferenz.
- Stellen Sie für jeden Versuch die Wasserhöhen links und rechts ein und notieren Sie den Druckunterschied.
Maßgebende Gleichung
Hydrostatischer Druck — P = ρ·g·h
Der Druck in einer Flüssigkeit steigt linear mit der Tiefe: P = ρgh. In einem U-Rohr, das an beiden Enden zur Luft hin offen ist, ergibt sich der Druckunterschied zwischen den beiden Säulen ausschließlich aus deren Höhenunterschied.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch ΔP = ρg(h_R − h_L) unter Verwendung der Wasserdichte 1000 kg/m³ und g = 9.8 m/s² und vergleichen Sie es mit dem Messwert.
- Ihre drei Versuche verwenden unterschiedliche absolute Höhen, aber das gleiche Muster. Erklären Sie, warum ΔP nur von der Höhendifferenz abhängt, nicht davon, wie voll das Rohr insgesamt ist.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ein Quecksilberbarometer verwendet das gleiche Prinzip, jedoch mit Quecksilber (Dichte 13 600 kg/m³) anstelle von Wasser. Wäre der Druckunterschied bei gleichem Höhenunterschied größer oder kleiner als bei Wasser? Um welchen Faktor ungefähr?
- Taucher spüren, dass der Druck zunimmt, je tiefer sie tauchen. Verwenden Sie ΔP = ρgΔh, um zu erklären, warum der Druck bei 10 m unter Wasser ungefähr doppelt so hoch ist wie der Druck bei 5 m.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Willkommen beim U-Rohr-Manometer
- Abspielen drücken
- Höhenunterschied ablesen
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.