U-buismanometer: drukverschil uit hoogte

1 · Voorspel

Een U-vormige buis houdt aan elke kant water op verschillende hoogten, aan beide uiteinden open voor de lucht. Wat bepaalt het drukverschil tussen de twee kolommen?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling fluid-utube en druk op Herstel. Water staat op verschillende niveaus links en rechts in de U-buis.
  2. Zet de aflezing van het drukverschil aan.
  3. Stel voor elke meting de waterhoogtes links en rechts in en noteer de aflezing van het drukverschil.

3 · Verzamel gegevens

Linkerhoogte h_L (m)Rechterhoogte h_R (m)Drukverschil ΔP (Pa)
0.100.16
0.080.20
0.050.22

Zet voor je drie metingen ΔP (y-as) uit tegen het hoogteverschil h_R − h_L (x-as). Is de lijn recht?

4 · Analyseer

  1. Reken voor één meting ΔP = ρg(h_R − h_L) uit met de dichtheid van water 1000 kg/m³ en g = 9.8 m/s² en vergelijk met de aflezing.
  2. Je drie metingen gebruiken verschillende absolute hoogtes maar hetzelfde patroon. Leg uit waarom ΔP alleen van het hoogteverschil afhangt en niet van hoe vol de buis in totaal is.

5 · Verdiep

  1. Een kwikbarometer gebruikt hetzelfde beginsel maar met kwik (dichtheid 13.600 kg/m³) in plaats van water. Is het drukverschil bij hetzelfde hoogteverschil groter of kleiner dan met water? Met ongeveer welke factor?
  2. Duikers voelen de druk toenemen naarmate ze dieper gaan. Gebruik ΔP = ρgΔh om uit te leggen waarom de druk op 10 m onder water ongeveer dubbel zo groot is als de druk op 5 m.

De natuurkunde achter dit experiment

Hydrostatische druk

De druk in een vloeistof neemt lineair toe met de diepte: P = ρgh. In een U-buis die aan beide uiteinden openstaat voor de lucht komt het drukverschil tussen de twee kolommen volledig uit hun hoogteverschil.

← Terug naar experiment

Vloeistoffen

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde