Áp kế ống chữ U: Chênh lệch áp suất so với chiều cao
1 · Dự đoán
Một ống hình chữ U chứa nước ở các độ cao khác nhau ở mỗi bên, mở ra không khí ở cả hai đầu. Điều gì quyết định sự chênh lệch áp suất giữa hai cột?
- Sự chênh lệch áp suất phụ thuộc vào tổng lượng nước trong ống.
- Không có sự chênh lệch áp suất miễn là cả hai bên đều thông thoáng.
- Sự chênh lệch áp suất chỉ phụ thuộc vào chênh lệch độ cao giữa hai bên.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước chất lỏng-utube và nhấn Đặt lại. Nước nằm ở các mức độ khác nhau ở bên trái và bên phải của ống chữ U.
- Kích hoạt tính năng đọc chênh lệch áp suất.
- Đặt chiều cao nước bên trái và bên phải cho mỗi lần thử và ghi lại số đọc chênh lệch áp suất.
3 · Thu thập dữ liệu
| Chiều cao bên trái h_L (m) | Chiều cao bên phải h_R (m) | Chênh lệch áp suất ΔP (Pa) |
|---|---|---|
| 0.10 | 0.16 | |
| 0.08 | 0.20 | |
| 0.05 | 0.22 |
Đường biểu đồ có thẳng không?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính ΔP = ρg(h_R − h_L) bằng mật độ nước 1000 kg/m³ và g = 9.8 m/s², và so sánh nó với số đọc.
- Ba lần thử của bạn sử dụng độ cao tuyệt đối khác nhau nhưng có cùng một mẫu. Giải thích tại sao ΔP chỉ phụ thuộc vào độ cao chênh lệch chứ không phụ thuộc vào độ đầy của toàn bộ ống.
5 · Gia hạn
- ...chênh lệch áp suất lớn hơn hay nhỏ hơn so với nước? Lớn hơn gấp khoảng bao nhiêu lần?
- Thợ lặn cảm thấy áp lực tăng lên khi họ càng đi sâu. Sử dụng ΔP = ρgΔh để giải thích tại sao áp suất ở độ sâu 10 m dưới nước gần gấp đôi áp suất ở độ sâu 5 m.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Áp suất thủy tĩnh
Áp suất trong chất lỏng tăng tuyến tính theo độ sâu: P = ρgh. Trong ống chữ U mở ra không khí ở cả hai đầu, chênh lệch áp suất giữa hai cột hoàn toàn xuất phát từ chênh lệch độ cao của chúng.