سیالات
مانومتر لولهٔ U
P₁ > P₂ واردشده سطح مایع چپ را پایینتر نگه میدارد؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
مانومتر لولهٔ U — شبیهسازی تعاملی سیالات. P₁ > P₂ واردشده سطح مایع چپ را پایینتر نگه میدارد؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
فشار هیدرواستاتیک
مانومتر لولهٔ U نشان میدهد اختلاف فشار چگونه اختلاف ارتفاع در سیالی پیوسته میسازد.
P₁ > P₂ واردشده سطح مایع چپ را پایینتر نگه میدارد؛ ΔP = P₁ − P₂ = ρgΔh.
- P = ρgh
- ΔP = ρgΔh
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
لولهای U شکل آب را در ارتفاعهای متفاوت دو طرف نگه داشته و هر دو سرش باز به هوا است. چه چیزی اختلاف فشار دو ستون را تعیین میکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- اختلاف فشار به کل مقدار آب لوله بستگی دارد.
- تا وقتی دو طرف به هوا بازند، اختلاف فشاری نیست.
- اختلاف فشار فقط به اختلاف ارتفاع دو طرف بستگی دارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- ارتفاع چپ h_L (m)
- ارتفاع راست h_R (m)
آنچه اندازه میگیرید:
- اختلاف فشار ΔP (Pa)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم لولهٔ U سیال را باز کنید و Reset بزنید. آب در دو سمت لولهٔ U در ترازهای متفاوت نشسته است.
- قرائت اختلاف فشار را فعال کنید.
- ارتفاع آب چپ و راست را برای هر آزمایش تنظیم کنید و قرائت اختلاف فشار را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
فشار هیدرواستاتیک — P = ρ·g·h
فشار در شاره با عمق بهطور خطی افزایش مییابد: P = ρgh. در لولهٔ U شکلی که دو سر آن به هوا باز است، اختلاف فشار میان دو ستون تماماً از اختلاف ارتفاعشان میآید.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، ΔP = ρg(h_R − h_L) را با چگالی آب 1000 kg/m³ و g = 9.8 m/s² حساب کنید و آن را با قرائت مقایسه کنید.
- سه آزمایشتان ارتفاعهای مطلق متفاوت اما الگوی یکسان دارند. توضیح دهید چرا ΔP فقط به اختلاف ارتفاع بستگی دارد، نه به اینکه لوله در کل چقدر پر است.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- فشارسنج جیوهای همین اصل را با جیوه (چگالی 13,600 kg/m³) بهجای آب به کار میبرد. برای همان اختلاف ارتفاع، اختلاف فشار از آب بزرگتر یا کوچکتر میشود؟ تقریباً با چه عاملی؟
- غواصان با عمق بیشتر، فشار بیشتری حس میکنند. با ΔP = ρgΔh توضیح دهید چرا فشار در عمق 10 m زیر آب تقریباً دو برابر فشار در 5 m است.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- به لولهٔ U سیال خوش آمدید
- Play را بفشارید
- خواندن اختلاف ارتفاع
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.