Efectul Venturi: viteză sus, presiune jos

1 · Prezice

Apa curge printr-o țeavă care se îngustează pe la mijloc, ca un furtun de grădină cu degetul peste capăt. Ce se întâmplă cu presiunea apei în secțiunea îngustă?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea fluid-venturi și apasă Resetează. Apa curge constant printr-o țeavă cu o secțiune lată (A₁) și un gât îngust (A₂).
  2. Activează citirile vitezei în gât și scăderii de presiune.
  3. Setează aria secțiunii late, aria gâtului și viteza de intrare pentru fiecare încercare și înregistrează citirile vitezei în gât și scăderii de presiune.

3 · Colectează date

Aria secțiunii late A₁ (m²)Aria gâtului A₂ (m²)Viteza de intrare v₁ (m/s)Viteza în gât v₂ (m/s)Variația de presiune ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
4.00e-41.00e-42.00
4.00e-41.00e-43.00
4.00e-42.00e-44.00

Plotează variația de presiune ΔP (axa y) în funcție de viteza în gât v₂ (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

  1. Pentru o încercare, calculează v₂ = A₁v₁/A₂ din continuitate, apoi ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) din ecuația lui Bernoulli. Compară ambele cu citirile — ΔP iese negativ, ceea ce înseamnă, ca număr cu semn, „presiunea a scăzut în gât”.
  2. Explică, în termeni de conservare a energiei, de ce presiunea unui fluid trebuie să scadă acolo unde viteza lui crește într-o țeavă orizontală.

5 · Extinde

  1. Carburatoarele și atomizoarele de parfum folosesc efectul Venturi pentru a trage un al doilea fluid în gâtul îngust. Folosind datele tale de variație a presiunii, explică de ce o regiune de joasă presiune acolo poate trage lichid în sus printr-un tub lateral.
  2. Experimentul fluid-wing folosește același model continuitate + Bernoulli, cu aer în loc de apă. Te aștepți ca diferența de presiune să fie mai mare sau mai mică pentru aceleași viteze și arii? De ce?

Fizica din spatele acestui experiment

Ecuația de continuitate

Pentru un fluid incompresibil într-o țeavă, debitul (arie × viteză) trebuie să fie același peste tot de-a lungul țevii: A₁v₁ = A₂v₂. Îngustarea țevii forțează fluidul să accelereze.

Ecuația lui Bernoulli

De-a lungul unei linii de curent orizontale, presiunea fluidului plus energia cinetică per volum rămân constante: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Unde viteza crește, presiunea trebuie să scadă pentru compensare.

← Înapoi la experiment

Fluide

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit