वेंचुरी प्रभाव: गति बढ़ाएं, दाब कम करें
1 · भविष्यवाणी
पानी एक पाइप के माध्यम से बहता है जो आंशिक रूप से संकीर्ण होता है, बगीचे की नली की तरह जिसके सिरे पर आपका अंगूठा होता है। संकीर्ण भाग में पानी के दाब का क्या होता है?
- संकीर्ण भाग में दाब बढ़ जाता है क्योंकि पानी अधिक संकुचित होता है।
- संकीर्ण भाग में दाब कम हो जाता है क्योंकि पानी की गति तेज हो जाती है।
- दाब पूरे समय एक समान रहता है - केवल गति बदलती है।
2 · सेट अप
- fluid-venturi प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। चौड़े खंड (A₁) और संकीर्ण गले वाले (A₂). वाले पाइप के माध्यम से पानी लगातार बहता है
- throat-speed और pressure-drop रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए wide-section क्षेत्र, गले का क्षेत्र और इनलेट गति सेट करें, और गले की गति और pressure-drop रीडिंग रिकॉर्ड करें।
3 · डेटा एकत्रित करें
| वाइड-सेक्शन क्षेत्र A₁ (m²) | गले का क्षेत्र A₂ (m²) | इनलेट स्पीड v₁ (m/s) | गले की गति v₂ (m/s) | दाब परिवर्तन ΔP = P₂ − P₁ (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
अपने तीन परीक्षणों के लिए दाब परिवर्तन ΔP (y-अक्ष) को गले की गति v₂ (x-अक्ष) के विरुद्ध प्लॉट करें।
4 · विश्लेषण करें
- एक परीक्षण के लिए, निरंतरता से v₂ = A₁v₁/A₂ की गणना करें, फिर बर्नौली के समीकरण से ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² - v₂²) की गणना करें। दोनों की रीडिंग से तुलना करें — ΔP का मान ऋणात्मक आता है, जो हस्ताक्षरित संख्या के रूप में यही दर्शाता है कि "गले पर दाब गिर गया"।
- ऊर्जा संरक्षण के संदर्भ में बताएं कि क्षैतिज पाइप में जहाँ तरल पदार्थ की गति बढ़ जाती है, वहाँ दाब क्यों गिरना चाहिए।
5 · विस्तार
- कार्बोरेटर और परफ्यूम एटमाइज़र संकीर्ण गले में दूसरा तरल पदार्थ खींचने के लिए वेंचुरी प्रभाव का उपयोग करते हैं। अपने pressure-change डेटा का उपयोग करके बताएं कि क्यों low-pressure क्षेत्र एक साइड ट्यूब के माध्यम से तरल को ऊपर की ओर खींच सकता है।
- fluid-wing प्रयोग पानी के बजाय हवा के साथ इसी निरंतरता + बर्नौली मॉडल का उपयोग करता है। क्या आप उम्मीद करेंगे कि समान गति और क्षेत्रों के लिए दाब का अंतर बड़ा या छोटा होगा? क्यों?
इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी
सातत्य समीकरण
एक पाइप में एक असम्पीडित तरल पदार्थ के लिए, प्रवाह दर (क्षेत्र × गति) पाइप के साथ हर जगह समान होनी चाहिए: A₁v₁ = A₂v₂. पाइप को संकीर्ण करने से तरल पदार्थ की गति तेज हो जाती है।
बर्नौली का समीकरण
एक क्षैतिज स्ट्रीमलाइन के साथ, एक तरल पदार्थ का दाब और उसका गतिज ऊर्जा-per-volume स्थिर रहता है: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². जहाँ गति बढ़ती है, क्षतिपूर्ति के लिए दाब कम होना चाहिए।