U-toru manomeeter: rõhu erinevus kõrgusest
1 · Ennusta
U-kujuline toru hoiab mõlemal poolel vett erinevatel kõrgustel, mõlemad otsad õhule avatud. Mis määrab rõhu erinevuse kahe veeru vahel?
- Rõhu erinevus sõltub torus oleva vee koguhulgast.
- Rõhu erinevust pole, niikaua kui mõlemad pooled on õhule avatud.
- Rõhu erinevus sõltub ainult kahe poole kõrguste erinevusest.
2 · Seadista
- Ava U-toru eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Vesi seisab U-toru vasakul ja paremal poolel erinevatel tasanditel.
- Lülita sisse rõhu erinevuse näit.
- Sea iga katse jaoks vasak ja parem veekõrgus ning kirjuta üles rõhu erinevuse näit.
3 · Kogu andmeid
| Vasak kõrgus h_L (m) | Parem kõrgus h_R (m) | Rõhu erinevus ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Joonista ΔP (y-telg) kõrguste erinevuse h_R − h_L (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge?
4 · Analüüsi
- Arvuta ühes katses ΔP = ρg(h_R − h_L), kasutades vee tihedust 1000 kg/m³ ja g = 9,8 m/s², ning võrdle näiduga.
- Sinu kolm katset kasutavad erinevaid absoluutkõrgusi, aga sama mustrit. Selgita, miks ΔP sõltub ainult kõrguste erinevusest, mitte sellest, kui täis toru tervikuna on.
5 · Laienda
- Elavhõbeda baromeeter kasutab sama põhimõtet, aga elavhõbedaga (tihedus 13 600 kg/m³) vee asemel. Kas sama kõrguste erinevuse korral oleks rõhu erinevus veega võrreldes suurem või väiksem? Umbes missuguse teguriga?
- Sukeldujad tunnevad, kuidas rõhk kasvab, mida sügavamale nad lähevad. Kasuta ΔP = ρgΔh, et selgitada, miks rõhk 10 m sügavusel vees on umbes kaks korda nii suur kui rõhk 5 m sügavusel.
Selle eksperimendi füüsika
Hüdrostaatiline rõhk
Rõhk vedelikus kasvab lineaarselt sügavusega: P = ρgh. Mõlemast otsast õhule avatud U-torus tuleb kahe veeru rõhu erinevus täielikult nende kõrguste erinevusest.