Manômetro de tubo em U: diferença de pressão em relação à altura

1 · Prever

Um tubo em forma de U retém água em diferentes alturas de cada lado, aberto ao ar em ambas as extremidades. O que determina a diferença de pressão entre as duas colunas?

• A diferença de pressão depende da quantidade total de água no tubo.
• Não há diferença de pressão desde que ambos os lados estejam abertos ao ar.
• A diferença de pressão depende apenas da diferença de altura entre os dois lados.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição fluid-utube e pressione Redefinir. A água fica em níveis diferentes nos lados esquerdo e direito do tubo em U.
2. Ative a leitura da diferença de pressão.
3. Defina as alturas da água esquerda e direita para cada tentativa e registre a leitura da diferença de pressão.

3 · Coletar Dados

Plote ΔP (eixo y) em relação à diferença de altura h_R - h_L (eixo x) para suas três tentativas. A linha é reta?

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule ΔP = ρg(h_R − h_L) usando a densidade da água 1000 kg/m³ e g = 9.8 m/s² e compare-a com a leitura.
2. Seus três testes usam alturas absolutas diferentes, mas seguem o mesmo padrão. Explique por que ΔP depende apenas da diferença de altura, não de quão cheio o tubo está no geral.

5 · Aprofundar

1. Um barômetro de mercúrio usa o mesmo princípio, mas com mercúrio (densidade 13 600 kg/m³) em vez de água. Para a mesma diferença de altura, a diferença de pressão seria maior ou menor do que no caso da água? Por aproximadamente que fator?
2. Os mergulhadores sentem que a pressão aumenta à medida que vão mais fundo. Use ΔP = ρgΔh para explicar por que a pressão em 10 m debaixo d'água é aproximadamente o dobro da pressão em 5 m.

A física por trás deste experimento

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