U-rörsmanometer: Tryckskillnad från höjd
1 · Förutsäg
Ett U-format rör håller vatten på olika höjder på varje sida, öppet mot luften i båda ändar. Vad avgör tryckskillnaden mellan de två pelarna?
- Tryckskillnaden beror på den totala mängden vatten i röret.
- Det finns ingen tryckskillnad så länge båda sidorna är öppna mot luften.
- Tryckskillnaden beror bara på höjdskillnaden mellan de två sidorna.
2 · Uppbyggnad
- Öppna förinställningen U-rör och tryck på Återställ. Vatten står på olika nivåer på vänster och höger sida om U-röret.
- Aktivera avläsningen av tryckskillnaden.
- Ställ in vänster och höger vattenhöjd för varje försök och notera avläsningen av tryckskillnaden.
3 · Samla data
| Vänster höjd h_L (m) | Höger höjd h_R (m) | Tryckskillnad ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Rita ΔP (y-axeln) mot höjdskillnaden h_R − h_L (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät?
4 · Analysera
- Beräkna för ett försök ΔP = ρg(h_R − h_L) med vattendensiteten 1000 kg/m³ och g = 9.8 m/s², och jämför med avläsningen.
- Dina tre försök använder olika absoluta höjder men samma mönster. Förklara varför ΔP bara beror på höjdskillnaden, inte på hur fullt röret är totalt.
5 · Utvidga
- En kvicksilverbarometer använder samma princip men med kvicksilver (densitet 13 600 kg/m³) i stället för vatten. Skulle tryckskillnaden vid samma höjdskillnad bli större eller mindre än med vatten? Ungefär med vilken faktor?
- Dykare känner trycket öka ju djupare de går. Använd ΔP = ρgΔh för att förklara varför trycket på 10 m under vatten är ungefär dubbelt så stort som trycket på 5 m.
Fysiken bakom det här experimentet
Hydrostatiskt tryck
Trycket i en fluid ökar linjärt med djupet: P = ρgh. I ett U-rör som är öppet mot luften i båda ändar kommer tryckskillnaden mellan de två pelarna helt från deras höjdskillnad.