U-veida manometrs: spiediena starpība no augstuma
1 · Prognozē
U-veida caurule tur ūdeni dažādos augstumos katrā pusē, atvērtu gaisam abos galos. Kas nosaka spiediena starpību starp abām kolonnām?
- Spiediena starpība atkarīga no kopējā ūdens daudzuma caurulē.
- Nav spiediena starpības, kamēr abas puses ir atvērtas gaisam.
- Spiediena starpība atkarīga tikai no augstumu starpības starp abām pusēm.
2 · Iestati
- Atver U-veida manometra eksperimentu un nospied Atiestatīt. Ūdens sēž dažādos līmeņos U-caurules kreisajā un labajā pusē.
- Ieslēdz spiediena starpības rādījumu.
- Iestati kreiso un labo ūdens augstumu katram mēģinājumam un ieraksti spiediena starpības rādījumu.
3 · Vāc datus
| Kreisais augstums h_L (m) | Labais augstums h_R (m) | Spiediena starpība ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Zīmē ΔP (y ass) pret augstumu starpību h_R − h_L (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna?
4 · Analizē
- Vienam mēģinājumam izrēķini ΔP = ρg(h_R − h_L) ar ūdens blīvumu 1000 kg/m³ un g = 9.8 m/s² un salīdzini ar rādījumu.
- Tavi trīs mēģinājumi izmanto dažādus absolūtos augstumus, bet to pašu rakstu. Izskadyro, kāpēc ΔP atkarīgs tikai no augstumu starpības, nevis no tā, cik pilna caurule kopumā ir.
5 · Paplašina
- Dzīvsudraba barometrs izmanto to pašu principu, bet ar dzīvsudrabu (blīvums 13 600 kg/m³) ūdens vietā. Tai pašai augstumu starpībai, vai spiediena starpība būtu lielāka vai mazāka nekā ar ūdeni? Apmēram cik reizes?
- Nirēji jūt spiedienu augstam, jo dziļāk viņi iet. Izmanto ΔP = ρgΔh, lai izskaidrotu, kāpēc spiediens 10 m zem ūdens ir aptuveni divas reizes lielāks nekā spiediens 5 m dziļumā.
Fizika aiz šī eksperimenta
Hidrostatiskais spiediens
Spiediens šķidrumā aug lineāri ar dziļumu: P = ρgh. U-caurulē, atvērtā gaisam abos galos, spiediena starpība starp abām kolonnām nāk pilnīgi no to augstumu starpības.