Manometer Tiub-U: Beza Tekanan daripada Ketinggian
1 · Ramal
Satu tiub berbentuk-U menahan air pada ketinggian berbeza di setiap sisi, terbuka kepada udara pada kedua-dua hujung. Apa yang menentukan beza tekanan antara dua lajur itu?
- Beza tekanan bergantung pada jumlah air dalam tiub.
- Tiada beza tekanan selagi kedua-dua sisi terbuka kepada udara.
- Beza tekanan bergantung hanya pada beza ketinggian antara kedua-dua sisi.
2 · Susun
- Buka praset tiub-U dan tekan Set semula. Air duduk pada aras berbeza di sisi kiri dan kanan tiub-U.
- Aktifkan bacaan beza-tekanan.
- Tetapkan ketinggian air kiri dan kanan bagi setiap percubaan dan rekod bacaan beza-tekanan.
3 · Kumpul Data
| Ketinggian kiri h_L (m) | Ketinggian kanan h_R (m) | Beza tekanan ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Plot ΔP (paksi-y) melawan beza ketinggian h_R − h_L (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus?
4 · Analisis
- Bagi satu percubaan, kira ΔP = ρg(h_R − h_L) menggunakan ketumpatan air 1000 kg/m³ dan g = 9.8 m/s², dan bandingkan dengan bacaan itu.
- Tiga percubaan anda menggunakan ketinggian mutlak berbeza tetapi corak sama. Terangkan mengapa ΔP bergantung hanya pada beza ketinggian, bukan pada betapa penuh keseluruhan tiub itu.
5 · Lanjutkan
- Barometer merkuri menggunakan prinsip sama tetapi dengan merkuri (ketumpatan 13,600 kg/m³) dan bukannya air. Bagi beza ketinggian yang sama, adakah beza tekanannya lebih besar atau lebih kecil daripada dengan air? Dengan faktor lebih kurang berapa?
- Penyelam merasai tekanan meningkat semakin dalam mereka pergi. Gunakan ΔP = ρgΔh untuk menerangkan mengapa tekanan pada 10 m bawah air lebih kurang dua kali tekanan pada 5 m.
Fizik di Sebalik Eksperimen Ini
Tekanan Hidrostatik
Tekanan dalam bendalir meningkat secara linear dengan kedalaman: P = ρgh. Dalam tiub-U terbuka kepada udara pada kedua-dua hujung, beza tekanan antara dua lajur datang sepenuhnya daripada beza ketinggian mereka.