U-cevni manometer: razlika tlakov iz višine
1 · Predvidi
U-oblikovana cev drži vodo na različnih višinah na vsaki strani, na obeh koncih odprta v zrak. Kaj določa razliko tlakov med obema stolpcema?
- Razlika tlakov je odvisna od skupne količine vode v cevi.
- Ni razlike tlakov, dokler sta obe strani odprti v zrak.
- Razlika tlakov je odvisna samo od višinske razlike med obema strane.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev fluid-utube in pritisni Ponastavi. Voda sedi na različnih nivojih na levi in desni strani U-cevi.
- Omogoči odčitek razlike tlakov.
- Nastavi levo in desno višino vode za vsak poskus in zabeleži odčitek razlike tlakov.
3 · Zberi podatke
| Leva višina h_L (m) | Desna višina h_R (m) | Razlika tlakov ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Nariši ΔP (os y) proti višinski razliki h_R − h_L (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna?
4 · Analiziraj
- Za en poskus izračunaj ΔP = ρg(h_R − h_L) z gostoto vode 1000 kg/m³ in g = 9.8 m/s² in primerjaj z odčitkom.
- Tvoji trije poskusi uporabljajo različne absolutne višine, a isti vzorec. Razloži, zakaj je ΔP odvisna samo od višinske razlike, ne od tega, kako polna je cev skupno.
5 · Razširi
- Živosrebrov barometer uporablja isto načelo, a z živosrebrom (gostota 13.600 kg/m³) namesto z vodo. Za isto višinsko razliko, ali bi bila razlika tlakov večja ali manjša kot z vodo? Za približno kateri faktor?
- Potapljači čutijo tlak rasti, globlje ko gredo. Z ΔP = ρgΔh razloži, zakaj je tlak na 10 m pod vodo približno dvakratnik tlaka na 5 m.
Fizika za tem poskusom
Hidrostatični tlak
Tlak v fluidu raste linearno z globino: P = ρgh. V U-cevi, odprti v zrak na obeh koncih, razlika tlakov med obema stolpcema izhaja v celoti iz njune višinske razlike.