U-rør-manometer: trykkdifferanse fra høyde
1 · Prediker
Et U-formet rør holder vann ved forskjellige høyder på hver side, åpent mot luften i begge ender. Hva bestemmer trykkdifferansen mellom de to søylene?
- Trykkdifferansen avhenger av den totale mengden vann i røret.
- Det er ingen trykkdifferanse så lenge begge sider er åpne mot luften.
- Trykkdifferansen avhenger bare av høydeforskjellen mellom de to sidene.
2 · Oppsett
- Åpne væske-U-rør-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Vannet ligger på forskjellige nivåer på venstre og høyre side av U-røret.
- Aktiver trykkdifferanse-avlesningen.
- Sett venstre og høyre vannhøyde for hvert forsøk og registrer trykkdifferanse-avlesningen.
3 · Samle inn data
| Venstre høyde h_L (m) | Høyre høyde h_R (m) | Trykkdifferanse ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Plott ΔP (y-akse) mot høydeforskjellen h_R − h_L (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett?
4 · Analyser
- For ett forsøk, beregn ΔP = ρg(h_R − h_L) med vanntetthet 1000 kg/m³ og g = 9,8 m/s², og sammenlign den med avlesningen.
- Dine tre forsøk bruker forskjellige absolutte høyder, men samme mønster. Forklar hvorfor ΔP bare avhenger av høydeforskjellen, ikke av hvor fullt røret er totalt.
5 · Utvid
- Et kvikksølvbarometer bruker samme prinsipp, men med kvikksølv (tetthet 13 600 kg/m³) i stedet for vann. For samme høydeforskjell, ville trykkdifferansen være større eller mindre enn med vann? Med omtrent hvilken faktor?
- Dykkere kjenner at trykket øker jo dypere de går. Bruk ΔP = ρgΔh til å forklare hvorfor trykket ved 10 m under vann er omtrent dobbelt så høyt som ved 5 m.
Fysikken bak dette eksperimentet
Hydrostatisk trykk
Trykk i en væske øker lineært med dybden: P = ρgh. I et U-rør åpent mot luften i begge ender kommer trykkdifferansen mellom de to søylene helt fra høydeforskjellen deres.