Manometar s U-cijevi: razlika tlakova iz visine
1 · Predviđanje
U-cijev drži vodu na različitim visinama sa svake strane, otvorenu prema zraku na oba kraja. Što određuje razliku tlakova između dva stupca?
- Razlika tlakova ovisi o ukupnoj količini vode u cijevi.
- Nema razlike tlakova dokle god su obje strane otvorene prema zraku.
- Razlika tlakova ovisi samo o razlici visina između dviju strana.
2 · Postava
- Otvori postav fluid-utube i pritisni Resetiraj. Voda stoji na različitim razinama na lijevoj i desnoj strani U-cijevi.
- Omogući očitanje razlike tlakova.
- Postavi lijeve i desne visine vode za svaki pokušaj i zabilježi očitanje razlike tlakova.
3 · Prikupljanje podataka
| Lijeva visina h_L (m) | Desna visina h_R (m) | Razlika tlakova ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Nacrtaj ΔP (y-os) naspram razlike visina h_R − h_L (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac?
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj ΔP = ρg(h_R − h_L) koristeći gustoću vode 1000 kg/m³ i g = 9.8 m/s² i usporedi s očitanjem.
- Tvoja tri pokušaja koriste različite apsolutne visine, ali isti uzorak. Objasni zašto ΔP ovisi samo o razlici visina, a ne o tome koliko je cijev ukupno puna.
5 · Proširenje
- Barometar sa živom koristi isto načelo, ali sa živom (gustoća 13 600 kg/m³) umjesto vodom. Za istu razliku visina, bi li razlika tlakova bila veća ili manja nego s vodom? Približno za koji faktor?
- Ronitelji osjećaju porast tlaka što dublje idu. Koristi ΔP = ρgΔh za objašnjenje zašto je tlak na 10 m pod vodom približno dvostruko veći od tlaka na 5 m.
Fizika iza ovog pokusa
Hidrostatički tlak
Tlak u fluidu raste linearno s dubinom: P = ρgh. U U-cijevi otvorenoj prema zraku na oba kraja, razlika tlakova između dva stupca dolazi u cijelosti iz njihove razlike visina.