Fluidit
Venturi-putki
Katso virran nopeutuvan kapeassa kurkussa – paine laskee (Bernoulli).
Venturi-putki – interaktiivinen Fluidit-simulaatio. Katso virran nopeutuvan kapeassa kurkussa – paine laskee (Bernoulli). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Bernoulli-ilmiö
Venturi-putkessa fluidi nopeutuu kapeassa kurkussa ja paine laskee.
Massan säilyminen vaatii nopeamman virran, jossa poikkipinta-ala on pienempi. Bernoullin yhtälö yhdistää suuremman nopeuden pienempään paineeseen kurkussa.
- A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = vakio
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Vesi virtaa putken läpi, joka kapenee osan matkasta, kuten puutarhaletku, jonkan päälle painat peukalolla. Mitä veden paineelle tapahtuu kapeassa osassa?
Punniteltavat ennusteet
- Paine kasvaa kapeassa osassa, koska vesi on tiiviimmin puristettuna.
- Paine laskee kapeassa osassa, koska vesi nopeutuu.
- Paine pysyy samana koko matkan – vain nopeus muuttuu.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Leveän osan pinta-ala A₁ (m²)
- Kurkun pinta-ala A₂ (m²)
- Sisääntulonopeus v₁ (m/s)
Mitä mittaat:
- Nopeus kurkussa v₂ (m/s)
- Paineen muutos ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
Miten tutkimus etenee
- Avaa fluid-venturi-esiasetus ja paina Nollaa. Vesi virtaa tasaisesti putken läpi, jossa on leveä osa (A₁) ja kapea kurkku (A₂).
- Ota käyttöön kurkkunosuuden ja paineenlaskun lukemat.
- Aseta leveän osan pinta-ala, kurkun pinta-ala ja sisääntulonopeus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kurkkunosuuden ja paineenlaskun lukemat.
Hallitseva yhtälö
Jatkuvuusyhtälö — A₁·v₁ = A₂·v₂
Puristumattomalle fluidille putkessa virtaama (pinta-ala × nopeus) on oltava sama kaikkialla putkea pitkin: A₁v₁ = A₂v₂. Putken kapeneminen pakottaa fluidin nopeutumaan.
Bernoullin yhtälö — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Vaakasuoraa virtaviivaa pitkin fluidin paine plus sen liike-energia per tilavuus pysyy vakiointa: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Siellä, missä nopeus kasvaa, paineen on laskettava korvatakseen.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske v₂ = A₁v₁/A₂ jatkuvuudesta, sitten ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) Bernoullin yhtälöstä. Vertaa molempia lukemiin – ΔP on negatiivinen, mikä on se, miltä ”paine laski kurkussa” näyttää etumerkillisenä lukuna.
- Selitä energian säilymisen termeillä, miksi fluidin paineen on pudottava siellä, missä sen nopeus kasvaa vaakasuorassa putkessa.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Kaasuttimet ja hajustesuihkuttimet käyttävät Venturi-ilmiötä toisen fluidin imemiseen kapeassa kurkussa. Käyttäen paineenmuutos-dataasi selitä, miksi matalan paineen alue siellä voi vetää nestettä ylöspäin sivuputken läpi.
- Siipivirtauskoe käyttää samaa jatkuvuus + Bernoulli -mallia ilmalla veden sijaan. Odotatko paine-eron olevan suurempi vai pienempi samalla nopeudella ja pinta-alalla? Miksi?
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Tervetuloa Venturi-putkeen
- Paina Toista
- Nopea kurkku, matala paine
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →