Manometro a U: differenza di pressione dall'altezza
1 · Prevedi
Un tubo a U contiene acqua a livelli diversi sui due lati, aperto all'aria a entrambe le estremità. Cosa determina la differenza di pressione tra le due colonne?
- La differenza di pressione dipende dalla quantità totale d'acqua nel tubo.
- Non c'è differenza di pressione finché entrambi i lati sono aperti all'aria.
- La differenza di pressione dipende solo dal dislivello tra i due lati.
2 · Configurazione
- Apri il preset Tubo a U e premi Reimposta. L'acqua sta a livelli diversi a sinistra e destra del tubo.
- Attiva la lettura della differenza di pressione.
- Imposta i livelli d'acqua sinistro e destro per ogni prova e registra la differenza di pressione.
3 · Raccogli dati
| Altezza sinistra h_L (m) | Altezza destra h_R (m) | Differenza di pressione ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Traccia ΔP (asse y) contro il dislivello h_R − h_L (asse x) per le tre prove. La linea è retta?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola ΔP = ρg(h_R − h_L) usando densità dell'acqua 1000 kg/m³ e g = 9.8 m/s², e confrontala con la lettura.
- Le tue tre prove usano altezze assolute diverse ma lo stesso schema. Spiega perché ΔP dipende solo dal dislivello, non da quanto è pieno il tubo.
5 · Estendi
- Un barometro a mercurio usa lo stesso principio ma con mercurio (densità 13 600 kg/m³) invece di acqua. A parità di dislivello, la differenza di pressione sarebbe maggiore o minore che con l'acqua? Di che fattore, all'incirca?
- I sub sentono la pressione aumentare più scendono in profondità. Usa ΔP = ρgΔh per spiegare perché a 10 m sott'acqua la pressione è circa doppia rispetto a 5 m.
La fisica dietro questo esperimento
Pressione idrostatica
La pressione in un fluido cresce linearmente con la profondità: P = ρgh. In un tubo a U aperto all'aria su entrambe le estremità, la differenza di pressione tra le due colonne deriva interamente dalla differenza di altezza.