U formos manometras: slėgių skirtumas iš aukščio
1 · Spėk
U formos vamzdis laiko vandenį skirtinguose aukščiuose abiejose pusėse, atviras orui abiem galais. Kas lemia slėgių skirtumą tarp dviejų stulpelių?
- Slėgių skirtumas priklauso nuo bendro vandens kiekio vamzdyje.
- Nėra slėgių skirtumo, kol abiejos pusės atviros orui.
- Slėgių skirtumas priklauso tik nuo aukščių skirtumo tarp abiejų pusių.
2 · Paruošk
- Atidaryk „U formos manometras“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Vanduo stovi skirtinguose lygiuose kairėje ir dešinėje U vamzdžio pusėse.
- Įjunk slėgių skirtumo rodmuo.
- Nustatyk kairįjį ir dešinįjį vandens aukščius kiekvienam bandymui ir užsirašyk slėgių skirtumo rodmenį.
3 · Rink duomenis
| Kairysis aukštis h_L (m) | Dešinysis aukštis h_R (m) | Slėgių skirtumas ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Braižyk ΔP (y ašis) prieš aukščių skirtumą h_R − h_L (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesi?
4 · Analizuok
- Vienam bandymui apskaičiuok ΔP = ρg(h_R − h_L) naudodamas vandens tankį 1000 kg/m³ ir g = 9,8 m/s² bei palygink su rodmeniu.
- Tavo trys bandymai naudoja skirtingus absoliučius aukščius, bet tą patį raštą. Paaiškink, kodėl ΔP priklauso tik nuo aukščių skirtumo, o ne nuo to, kiek vamzdis apskritai pilnas.
5 · Išplėsk
- Gyvsidabrio barometras naudoja tą patį principą, bet su gyvsidabriu (tankis 13 600 kg/m³) vietoj vandens. Tam pačiam aukščių skirtumui slėgių skirtumas būtų didesnis ar mažesnis nei su vandeniu? Maždaug keliu kartu?
- Nardytojai jaučia slėgį didėjant, kuo giliau eina. Naudodamas ΔP = ρgΔh paaiškink, kodėl slėgis 10 m po vandeniu yra maždaug dvigubai didesnis nei 5 m gylyje.
Fizika už šio eksperimento
Hidrostatinis slėgis
Slėgis skystyje didėja tiesiškai su gyliu: P = ρgh. U vamzdyje, atvirame orui abiem galais, slėgių skirtumas tarp dviejų stulpelių ateina visas iš jų aukščių skirtumo.