Жидкости
Трубка Вентури
Проследите, как поток ускоряется в узком горле — давление падает (Бернулли).
Трубка Вентури — интерактивная симуляция (Жидкости). Проследите, как поток ускоряется в узком горле — давление падает (Бернулли). Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Эффект Бернулли
В трубке Вентури жидкость ускоряется в узком горле, и давление падает.
Сохранение массы требует более быстрого течения там, где сечение меньше. Уравнение Бернулли связывает большую скорость с меньшим давлением в горле.
- A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = const
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Вода течёт по трубе, частично сужающейся, как садовый шланг с прикрытым пальцем концом. Что происходит с давлением воды в узкой части?
Прогнозы для взвешивания
- Давление в узкой части растёт, потому что вода сильнее сжата.
- Давление в узкой части падает, потому что вода ускоряется.
- Давление везде одинаково — меняется только скорость.
Роли переменных
Что вы задали:
- Площадь широкой секции A₁ (m²)
- Площадь горла A₂ (m²)
- Скорость на входе v₁ (m/s)
Что вы измеряете:
- Скорость в горле v₂ (m/s)
- Изменение давления ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
Как идёт исследование
- Откройте пресет Вентури и нажмите «Сброс». Вода равномерно течёт по трубе с широкой секцией (A₁) и узким горлом (A₂).
- Включите показания скорости в горле и перепада давления.
- Задайте площадь широкой секции, площадь горла и скорость на входе для каждой пробы и запишите скорость в горле и перепад давления.
Определяющее уравнение
Уравнение неразрывности — A₁·v₁ = A₂·v₂
Для несжимаемой жидкости в трубе расход (площадь × скорость) одинаков вдоль всей трубы: A₁v₁ = A₂v₂. Сужение трубы заставляет жидкость ускоряться.
Уравнение Бернулли — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Вдоль горизонтальной линии тока сумма давления и кинетической энергии единицы объёма жидкости постоянна: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Где скорость растёт, давление обязано падать в компенсацию.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите v₂ = A₁v₁/A₂ из неразрывности, затем ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) из уравнения Бернулли. Сравните оба значения с показаниями — ΔP выходит отрицательным: именно так «давление упало в горловине» выглядит со знаком.
- С точки зрения сохранения энергии объясните, почему давление жидкости должно падать там, где растёт её скорость в горизонтальной трубе.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Карбюраторы и парфюмерные пульверизаторы используют эффект Вентури, чтобы втягивать вторую жидкость в узком горле. По своим данным об изменении давления объясните, почему область низкого давления там может тянуть жидкость вверх через боковую трубку.
- Эксперимент с крылом использует ту же модель неразрывности + Бернулли, но с воздухом вместо воды. Ожидаете ли вы больший или меньший перепад давления при тех же скоростях и площадях? Почему?
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Добро пожаловать к трубке Вентури
- Нажмите Play
- Быстрое горло, низкое давление
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →