Fluidai
Venturi vamzdis
Stebėk, kaip srautas greitėja siaurojoje dalyje — slėgis krenta (Bernulis).
Venturi vamzdis — interaktyvi Fluidai simuliacija. Stebėk, kaip srautas greitėja siaurojoje dalyje — slėgis krenta (Bernulis). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Bernulio efektas
Venturi vamzdyje skystis pagreitėja siaurojoje dalyje ir slėgis krenta.
Masės tvermė reikalauja greitesnio srauto, kur skerspjūvis mažesnis. Bernulio lygtis sieja aukštesnį greitį su žemesniu slėgiu kaklelyje.
- A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = konstanta
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Vanduo teka per vamzdį, kuris viduryje susiaurėja, kaip žarna su nykščiu ant galo. Kas atsitinka vandens slėgiui siaurojoje dalyje?
Svarstytini spėjimai
- Slėgis didėja siaurojoje dalyje, nes vanduo labiau suslegtas.
- Slėgis mažėja siaurojoje dalyje, nes vanduo greitėja.
- Slėgis lieka toks pat visame kelyje — keičiasi tik greitis.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Plačiosios dalies plotas A₁ (m²)
- Kaklelio plotas A₂ (m²)
- Įtekėjimo greitis v₁ (m/s)
Ką tu matauji:
- Greitis kaklelyje v₂ (m/s)
- Slėgio pokytis ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Venturi efektas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Vanduo teka pastoviai per vamzdį su plačiąja dalimi (A₁) ir siauruoju kakleliu (A₂).
- Įjunk kaklelio greičio ir slėgio kritimo rodmenis.
- Nustatyk plačiosios dalies plotą, kaklelio plotą ir įėjimo greitį kiekvienam bandymui bei užsirašyk kaklelio greičio ir slėgio kritimo rodmenis.
Valdančioji lygtis
Srauto tvermės lygtis — A₁·v₁ = A₂·v₂
Nesuslegiamam skysčiui vamzdyje srautas (plotas × greitis) turi būti toks pat visame vamzdyje: A₁v₁ = A₂v₂. Vamzdžio susiaurinimas verčia skystį greitėti.
Bernulio lygtis — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Išilgai horizontalios srauto linijos skysčio slėgis plius kinetinė energija tūrio vienetui išlieka pastovus: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Kur greitis didėja, slėgis turi mažėti kompensuodamas.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok v₂ = A₁v₁/A₂ iš srauto tvermės, tada ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) iš Bernulio lygties. Palygink abu su rodmenimis — ΔP gaunasi neigiamas, ir būtent taip atrodo „slėgis kaklelyje nukrito“ kaip ženklas turintis skaičius.
- Paaiškink energijos tvermės požiūriu, kodėl skysčio slėgis turi kristi ten, kur jo greitis didėja horizontaliame vamzdyje.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Karbiuratoriai ir kvepalų purkštukai naudoja Venturi efektą antram skysčiui įsiurbti siaurajame kaklelyje. Naudodamas savo slėgio pokyčio duomenis paaiškink, kodėl žemo slėgio regionas ten gali traukti skysčį aukštyn per šoninį vamzdelį.
- Sparno eksperimentas naudoja tą patį srauto tvermės + Bernulio modelį su oru vietoj vandens. Ar tikėtumeisi slėgių skirtumą didesnį ar mažesnį tiems patiems greičiams ir plotams? Kodėl?
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Sveiki atvykę prie Venturi vamzdžio
- Spausk Leisti
- Greitas kaklelis, žemas slėgis
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →