Manómetro de tubo en U: diferencia de presión desde la altura
1 · Predecir
Un tubo en forma de U contiene agua a diferentes alturas en cada lado, abierto al aire en ambos extremos. ¿Qué determina la diferencia de presión entre las dos columnas?
- La diferencia de presión depende de la cantidad total de agua en el tubo.
- No hay diferencia de presión mientras ambos lados estén abiertos al aire.
- La diferencia de presión depende únicamente de la diferencia de altura entre los dos lados.
2 · Configurar
- Abra el ajuste preestablecido de fluido-utube y presione Restablecer. El agua se encuentra a diferentes niveles en los lados izquierdo y derecho del tubo en U.
- Habilite la lectura de diferencia de presión.
- Establezca las alturas del agua izquierda y derecha para cada prueba y registre la lectura de diferencia de presión.
3 · Recopilar Datos
| Altura izquierda h_L (m) | Altura derecha h_R (m) | Diferencia de presión ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Grafique ΔP (eje y) frente a la diferencia de altura h_R − h_L (eje x) para sus tres pruebas. ¿La línea es recta?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule ΔP = ρg(h_R − h_L) usando la densidad del agua 1000 kg/m³ y g = 9.8 m/s², y compárelo con la lectura.
- Sus tres pruebas usan alturas absolutas diferentes, pero el mismo patrón. Explique por qué ΔP depende solo de la diferencia de altura, no de cuán lleno esté el tubo en general.
5 · Ampliar
- Un barómetro de mercurio utiliza el mismo principio pero con mercurio (densidad 13 600 kg/m³) en lugar de agua. Para la misma diferencia de altura, ¿la diferencia de presión sería mayor o menor que con el agua? ¿Aproximadamente por qué factor?
- Los buceadores sienten que la presión aumenta a medida que avanzan. Utilice ΔP = ρgΔh para explicar por qué la presión en 10 m bajo el agua es aproximadamente el doble de la presión en 5 m.
La física detrás de este experimento
Presión hidrostática
La presión en un fluido aumenta linealmente con la profundidad: P = ρgh. En un tubo en U abierto al aire por ambos extremos, la diferencia de presión entre las dos columnas proviene enteramente de su diferencia de altura.