Kesan Venturi: Memecut, Tekanan Turun
1 · Ramal
Air mengalir melalui paip yang menyempit di tengah, seperti hos taman dengan ibu jari anda di hujung. Apa yang berlaku pada tekanan air di bahagian sempit?
- Tekanan meningkat di bahagian sempit kerana air lebih termampat.
- Tekanan menurun di bahagian sempit kerana air memecut.
- Tekanan kekal sama di merata -- hanya laju berubah.
2 · Susun
- Buka praset venturi-bendalir dan tekan Set semula. Air mengalir dengan stabil melalui paip dengan bahagian lebar (A₁) dan tekang sempit (A₂).
- Aktifkan bacaan laju-tekang dan susutan-tekanan.
- Tetapkan luas bahagian-lebar, luas tekang, dan laju masuk bagi setiap percubaan, dan rekod bacaan laju tekang dan susutan tekanan.
3 · Kumpul Data
| Luas bahagian lebar A₁ (m²) | Luas tekak A₂ (m²) | Laju masuk v₁ (m/s) | Laju tekak v₂ (m/s) | Perubahan tekanan ΔP = P₂ − P₁ (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
Plot perubahan tekanan ΔP (paksi-y) melawan laju tekang v₂ (paksi-x) bagi tiga percubaan anda.
4 · Analisis
- Bagi satu percubaan, kira v₂ = A₁v₁/A₂ daripada kesinambungan, kemudian ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) daripada persamaan Bernoulli. Bandingkan kedua-duanya dengan bacaan -- ΔP keluar negatif, dan itulah rupa "tekanan jatuh di tekang" sebagai nombor bertanda.
- Terangkan, dari segi keabadian tenaga, mengapa tekanan bendalir mesti turun di mana lazunya meningkat dalam paip mengufuk.
5 · Lanjutkan
- Karburator dan semburan parfum menggunakan kesan Venturi untuk menarik masuk bendalir kedua di tekang sempit. Menggunakan data perubahan-tekanan anda, terangkan mengapa kawasan tekanan-rendah di situ boleh menarik cecair ke atas melalui tiub sisi.
- Eksperimen sayap-bendalir menggunakan model kesinambungan + Bernoulli yang sama dengan udara dan bukannya air. Adakah andajangkan beza tekanannya lebih besar atau lebih kecil bagi laju dan luas yang sama? Mengapa?
Fizik di Sebalik Eksperimen Ini
Persamaan Kesinambungan
Bagi bendalir tak mampat dalam paip, kadar aliran (luas × laju) mesti sama di merata sepanjang paip: A₁v₁ = A₂v₂. Penyempitan paip memaksa bendalir memecut.
Persamaan Bernoulli
Sepanjang satu garis alir mengufuk, tekanan bendalir tambah tenaga-kinetik-per-isipadunya kekal malar: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Di mana laju meningkat, tekanan mesti menurun untuk mengimbangi.