U-csöves nyomásmérő: nyomáskülönbség magasságból
1 · Jóslás
Egy U alakú cső mindkét oldalán különböző magasságban áll a víz, mindkét vége a levegőre nyitott. Mi határozza meg a két oszlop közti nyomáskülönbséget?
- A nyomáskülönbség a csőben lévő víz teljes mennyiségétől függ.
- Nincs nyomáskülönbség, amíg mindkét oldal a levegőre nyitott.
- A nyomáskülönbség csak a két oldal magasságkülönbségétől függ.
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a fluid-utube előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A víz különböző szinteken áll a U-cső bal és jobb oldalán.
- Engedélyezd a nyomáskülönbség-kijelzőt.
- Állítsd be a bal és jobb vízmagasságot minden mérésnél, és rögzítsd a nyomáskülönbség-leolvasást.
3 · Adatgyűjtés
| Bal magasság h_L (m) | Jobb magasság h_R (m) | Nyomáskülönbség ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Ábrázold a ΔP-t (y-tengely) a h_R − h_L magasságkülönbséggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Egyenes a vonal?
4 · Elemzés
- Egy mérésnél számítsd ki a ΔP = ρg(h_R − h_L)-t 1000 kg/m³ vízsűrűséggel és g = 9.8 m/s²-vel, és hasonlítsd a leolvasáshoz.
- A három mérésed különböző abszolút magasságokat használ, de ugyanazt a mintát. Magyarázd meg, miért csak a magasságkülönbségtől függ a ΔP, nem attól, mennyire telt a cső összességében.
5 · Kiterjesztés
- A higanyos barométer ugyanezt az elvet használja, de higannyal (13 600 kg/m³ sűrűség) a víz helyett. Ugyanannál a magasságkülönbségnél a nyomáskülönbség nagyobb vagy kisebb lenne, mint vízzel? Kb. milyen faktorral?
- A búvárok nyomásnövekedést éreznek, minél mélyebbre mennek. Használd a ΔP = ρgΔh-t, hogy megmagyarázd, miért kb. duplája a nyomás 10 m mélyen a víz alatt az 5 m mélyénél.
A fizika a kísérlet mögött
Hidrosztatikai nyomás
Folyadékban a nyomás lineárisan nő a mélységgel: P = ρgh. Egy mindkét végén a levegőre nyitott U-csőben a két oszlop közti nyomáskülönbség teljes egészében a magasságkülönbségükből származik.