Manometru cu tub în U: diferența de presiune din înălțime
1 · Prezice
Un tub în formă de U conține apă la înălțimi diferite pe fiecare parte, deschis la aer la ambele capete. Ce determină diferența de presiune dintre cele două coloane?
- Diferența de presiune depinde de cantitatea totală de apă din tub.
- Nu există diferență de presiune atâta timp cât ambele părți sunt deschise la aer.
- Diferența de presiune depinde doar de diferența de înălțime dintre cele două părți.
2 · Montaj
- Deschide presetarea fluid-utube și apasă Resetează. Apa stă la niveluri diferite pe părțile stângă și dreaptă ale tubului în U.
- Activează citirea diferenței de presiune.
- Setează înălțimile apei din stânga și dreapta pentru fiecare încercare și înregistrează citirea diferenței de presiune.
3 · Colectează date
| Înălțimea din stânga h_L (m) | Înălțimea din dreapta h_R (m) | Diferența de presiune ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Plotează ΔP (axa y) în funcție de diferența de înălțime h_R − h_L (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă?
4 · Analizează
- Pentru o încercare, calculează ΔP = ρg(h_R − h_L) folosind densitatea apei de 1000 kg/m³ și g = 9.8 m/s² și compară cu citirea.
- Cele trei încercări ale tale folosesc înălțimi absolute diferite, dar același tipar. Explică de ce ΔP depinde doar de diferența de înălțime, nu de cât de plin este tubul în total.
5 · Extinde
- Un barometru cu mercur folosește același principiu, dar cu mercur (densitate 13.600 kg/m³) în loc de apă. Pentru aceeași diferență de înălțime, diferența de presiune ar fi mai mare sau mai mică decât cu apă? Cu aproximativ ce factor?
- Scufundătorii simt presiunea crescând cu cât coboară mai adânc. Folosește ΔP = ρgΔh pentru a explica de ce presiunea la 10 m sub apă este aproximativ dublă față de presiunea la 5 m.
Fizica din spatele acestui experiment
Presiune hidrostatică
Presiunea într-un fluid crește liniar cu adâncimea: P = ρgh. Într-un tub în U deschis la aer la ambele capete, diferența de presiune dintre cele două coloane vine integral din diferența lor de înălțime.