U-подібний манометр: різниця тисків з висоти
1 · Прогноз
U-подібна трубка містить воду на різних висотах з обох боків, відкрита до повітря з обох кінців. Що визначає різницю тисків між двома стовпцями?
- Різниця тисків залежить від загальної кількості води в трубці.
- Різниці тисків немає, доки обидві сторони відкриті до повітря.
- Різниця тисків залежить лише від різниці висот між двома сторонами.
2 · Установка
- Відкрийте пресет «U-подібний манометр» та натисніть «Скинути». Вода стоїть на різних рівнях ліворуч і праворуч у U-трубці.
- Увімкніть показ різниці тисків.
- Задайте ліву та праву висоти води для кожного заміру та запишіть показ різниці тисків.
3 · Збір даних
| Ліва висота h_L (m) | Права висота h_R (m) | Різниця тисків ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Побудуйте графік ΔP (вісь y) проти різниці висот h_R − h_L (вісь x) для трьох замірів. Лінія пряма?
4 · Аналіз
- Для одного заміру обчисліть ΔP = ρg(h_R − h_L) з густиною води 1000 кг/м³ та g = 9.8 м/с² і порівняйте з показом.
- Ваші три заміри мають різні абсолютні висоти, але той самий патерн. Поясніть, чому ΔP залежить лише від різниці висот, а не від того, наскільки трубка заповнена загалом.
5 · Поглиблення
- Ртутний барометр використовує той самий принцип, але з ртуттю (густина 13,600 кг/м³) замість води. Для тієї самої різниці висот різниця тисків буде більшою чи меншою, ніж з водою? Приблизно в скільки разів?
- Нирці відчувають зростання тиску з глибиною. Використайте ΔP = ρgΔh, щоб пояснити, чому тиск на 10 м під водою приблизно вдвічі більший за тиск на 5 м.
Фізика цього експерименту
Гідростатичний тиск
Тиск у рідині зростає лінійно з глибиною: P = ρgh. У U-трубці, відкритій до повітря з обох кінців, різниця тисків між стовпцями походить винятково з різниці їхніх висот.