벤츄리 효과: 속도 증가, 압력 감소

1 · 예측

물은 엄지손가락을 끝에 대고 있는 정원 호스처럼 중간에 좁아지는 파이프를 통해 흐릅니다. 좁은 부분의 물의 압력은 어떻게 되나요?

• 좁은 부분에서는 물이 더 압축되기 때문에 압력이 증가합니다.
• 물의 속도가 빨라지기 때문에 좁은 부분에서는 압력이 감소합니다.
• 압력은 전체적으로 동일하게 유지되며 속도만 변경됩니다.

2 · 설정

1. fluid-venturi 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 단면이 넓고(A₁) 목이 좁은(A2) 파이프를 통해 물이 꾸준하게 흐릅니다.
2. 목 부분 속력 및 압력 강하 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행마다 넓은 부분의 면적, 목 부분의 면적, 입구 속력을 설정하고 목 부분 속력과 압력 강하 측정값을 기록하세요.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 압력 변화 ΔP(y축)를 목 부분 속력 v₂(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 연속성에서 v₂ = A₁v₁/A₂를 계산한 다음 베르누이 방정식에서 ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²)를 계산합니다. 두 가지를 모두 판독값과 비교하십시오 — ΔP는 음수로 나오는데, 이는 부호가 있는 숫자로 "목 부분에서 압력이 떨어졌다"는 것을 나타냅니다.
2. 에너지 보존의 관점에서 수평 파이프에서 속도가 증가하는 곳에서 유체의 압력이 감소해야 하는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 기화기와 향수 분무기는 벤투리 효과를 이용해 좁은 목 부분에서 두 번째 유체를 끌어들입니다. 압력 변화 데이터를 이용해, 그 저압 영역이 옆 관을 통해 액체를 위로 끌어올릴 수 있는 이유를 설명하세요.
2. fluid-wing 실험은 물 대신 공기를 사용하는 동일한 연속성 + Bernoulli 모델을 사용합니다. 동일한 속도와 면적에 대해 압력 차이가 더 크거나 더 작을 것으로 예상하십니까? 왜?

이 실험의 물리학

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