వెంచురి ప్రభావం: వడి పెరుగుతుంది, పీడనం తగ్గుతుంది
1 · ఊహించండి
నీరు మధ్యలో ఇరుకుగా ఉండే గొట్టం గుండా ప్రవహిస్తుంది, చివర వేలితో నొక్కిపట్టిన తోట నీటి గొట్టంలా. ఇరుకైన భాగంలో నీటి పీడనానికి ఏమి జరుగుతుంది?
- నీరు మరింత సంపీడనం అవుతుంది కాబట్టి ఇరుకైన భాగంలో పీడనం పెరుగుతుంది.
- నీరు వేగవంతమవుతుంది కాబట్టి ఇరుకైన భాగంలో పీడనం తగ్గుతుంది.
- పీడనం అంతటా ఒక్కటే — వడి మాత్రమే మారుతుంది.
2 · అమరిక
- fluid-venturi ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. నీరు విశాల భాగం (A₁), ఇరుకైన గొంతు (A₂) గల గొట్టం గుండా స్థిరంగా ప్రవహిస్తుంది.
- గొంతు-వడి, పీడన-పతన రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి విశాల-భాగ విస్తీర్ణం, గొంతు విస్తీర్ణం, ప్రవేశ వడిని సెట్ చేసి, గొంతు వడి, పీడన-పతన రీడింగ్లను నమోదు చేయండి.
3 · డేటా సేకరించండి
| విశాల-భాగ విస్తీర్ణం A₁ (m²) | గొంతు విస్తీర్ణం A₂ (m²) | ప్రవేశ వేగం v₁ (m/s) | గొట్టపు వడి v₂ (m/s) | పీడన మార్పు ΔP = P₂ − P₁ (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం గొంతు వడి v₂ (x-అక్షం) పై పీడన మార్పు ΔP (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి.
4 · విశ్లేషించండి
- ఒక ప్రయత్నానికి, సాంతత్యం నుండి v₂ = A₁v₁/A₂, తర్వాత బెర్నౌలీ సమీకరణం నుండి ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) లెక్కించండి. రెండింటినీ రీడింగ్లతో పోల్చండి — ΔP ఋణాత్మకంగా వస్తుంది, గుర్తుగల సంఖ్యగా “గొంతు వద్ద పీడనం పడిపోయింది” అనేది అలాగే కనిపిస్తుంది.
- సమతల గొట్టంలో ద్రవం వడి పెరిగే చోట దాని పీడనం తప్పనిసరిగా తగ్గాల్సి ఉంటుందో, శక్తి సంరక్షణ దృష్టితో వివరించండి.
5 · విస్తరించండి
- కార్బ్యురేటర్లు, పెర్ఫ్యూమ్ అణువులు ఇరుకైన గొంతు వద్ద రెండో ద్రవాన్ని లాగడానికి వెంచురి ప్రభావాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. మీ పీడన-మార్పు డేటా ఉపయోగించి, అక్కడి తక్కువ-పీడన ప్రాంతం పక్క గొట్టం ద్వారా ద్రవాన్ని పైకి ఎలా లాగగలదో వివరించండి.
- fluid-wing ప్రయోగం ఈ సాంతత్యం + బెర్నౌలీ నమూనానే నీటి బదులు గాలితో వాడుతుంది. అదే వడులు, విస్తీర్ణాలకు పీడన భేదం పెద్దదో చిన్నదో ఉంటుందని అనుకుంటారా? ఎందుకు?
ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం
సాంతత్య సమీకరణం
గొట్టంలో సంపీడనం కాని ద్రవానికి, ప్రవాహ రేటు (విస్తీర్ణం × వడి) గొట్టం మొత్తంలో ఒక్కటే ఉండాలి: A₁v₁ = A₂v₂. గొట్టాన్ని ఇరుకు చేయడం ద్రవాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది.
బెర్నౌలీ సమీకరణం
సమతల ప్రవాహ రేఖ వెంబడి, ద్రవం యొక్క పీడనం + తలసరి ఘనపరిమాణం గతిజ శక్తి స్థిరంగా ఉంటుంది: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². వడి పెరిగే చోట సరిపోషణకు పీడనం తగ్గాల్సి ఉంటుంది.