Venturijev učinak: ubrzanje, pad tlaka

1 · Predviđanje

Voda teče kroz cijev koja se na pola puta sužava, poput vrta crijeva s palcem preko kraja. Što se događa s tlakom vode u uskom dijelu?

2 · Postava

  1. Otvori postav fluid-venturi i pritisni Resetiraj. Voda jednolično teče kroz cijev sa širokim dijelom (A₁) i uskim grlom (A₂).
  2. Omogući očitanja brzine u grlu i pada tlaka.
  3. Postavi površinu širokog dijela, površinu grla i ulaznu brzinu za svaki pokušaj i zabilježi očitanja brzine u grlu i pada tlaka.

3 · Prikupljanje podataka

Površina širokog dijela A₁ (m²)Površina grla A₂ (m²)Ulazna brzina v₁ (m/s)Brzina u grlu v₂ (m/s)Promjena tlaka ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
4.00e-41.00e-42.00
4.00e-41.00e-43.00
4.00e-42.00e-44.00

Nacrtaj promjenu tlaka ΔP (y-os) naspram brzine u grlu v₂ (x-os) za svoja tri pokušaja.

4 · Analiza

  1. Za jedan pokušaj izračunaj v₂ = A₁v₁/A₂ iz kontinuiteta, zatim ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) iz Bernoullijeve jednadžbe. Usporedi oba s očitanjima — ΔP izlazi negativan, što je „tlak je pao u grlu“ kao predznačen broj.
  2. Objasni, u terminima očuvanja energije, zašto tlak fluida mora pasti tamo gdje mu brzina raste u horizontalnoj cijevi.

5 · Proširenje

  1. Karburatori i parfem atomizeri koriste Venturijev učinak za usisavanje drugog fluida u uskom grlu. Koristeći svoje podatke o promjeni tlaka, objasni zašto područje niskog tlaka tamo može povući tekućinu gore kroz bočnu cijev.
  2. Pokus krilo koristi isti model kontinuiteta + Bernoullija sa zrakom umjesto vodom. Očekuješ li da bi razlika tlakova bila veća ili manja za iste brzine i površine? Zašto?

Fizika iza ovog pokusa

Jednadžba kontinuiteta

Za nestlačiv fluid u cijevi, protok (površina × brzina) mora biti isti svugdje duž cijevi: A₁v₁ = A₂v₂. Suženje cijevi prisiljava fluid da ubrza.

Bernoullijeva jednadžba

Duž horizontalne strujnice, zbroj tlaka fluida i kinetičke energije po volumenu ostaje stalan: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Gdje brzina raste, tlak mora pasti kao kompenzacija.

← Natrag na pokus

Fluidi

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis