U-튜브 압력계: 높이에 따른 압력 차이

1 · 예측

U자 모양의 관은 양쪽의 서로 다른 높이에서 물을 담고 있으며 양쪽 끝이 공기에 열려 있습니다. 두 기둥 사이의 압력 차이를 결정하는 것은 무엇입니까?

• 압력 차이는 튜브에 들어 있는 물의 총량에 따라 달라집니다.
• 양쪽이 공기에 열려 있는 한 압력 차이는 없습니다.
• 압력차는 양측의 높이차에만 의존합니다.

2 · 설정

1. fluid-utube 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 물은 U자형 튜브의 왼쪽과 오른쪽에 서로 다른 높이로 놓여 있습니다.
2. 압력차 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행마다 좌우 물 높이를 설정하고 압력차 측정값을 기록하세요.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 ΔP(y축)를 높이차 h_R − h_L(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선입니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행에서는 물 밀도 1000kg/m³ 및 g = 9.8m/s²를 사용하여 ΔP = ρg(h_R − h_L)를 계산하고 판독값과 비교합니다.
2. 세 가지 시도는 서로 다른 절대 높이를 사용하지만 동일한 패턴을 사용합니다. ΔP가 튜브 전체가 얼마나 꽉 차 있는지가 아니라 높이 차이에만 의존하는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 수은 기압계는 동일한 원리를 사용하지만 물 대신 수은(밀도 13,600kg/m3)을 사용합니다. 동일한 높이 차이에 대해 압력 차이가 물보다 크거나 작습니까? 대략 어떤 요인으로?
2. 다이버들은 수심이 깊어질수록 압력이 증가하는 것을 느낍니다. ΔP = ρgΔh를 사용하여 수중 10m에서의 압력이 5m에서의 압력의 대략 두 배인 이유를 설명합니다.

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