Гідростатичний тиск

Схема досліду

У цьому досліді учні ознайомляться із залежністю між висотою стовпа води та її гідростатичним тиском.

Гідростатичний тиск лінійно залежить від густини рідини, прискорення вільного падіння і висоти стовпа води. Тиск традиційно подають у барах () або паскалях ().

• (для води)

Попередні знання

Залежність між гідростатичним тиском і різницею рівнів води в манометрі слід пояснити учням теоретично ще до цього досліду.

Принцип

Що вищий стовп води, то більший і гідростатичний тиск, який з нього виникає.

Навчальна мета

Завдання

Учні мають виміряти незалежність гідростатичного тиску від напрямку (його позначають як тиск угору, боковий тиск і тиск на дно) за допомогою трьох вимірювальних зондів. Крім того, вони мають зрозуміти лінійну залежність між гідростатичним тиском і глибиною занурення.

Учні складають вимірювальну установку з U-подібного трубчастого манометра (дві скляні трубки і з'єднувальний шланг) та різних вимірювальних зондів.

Спершу учні досліджують нею, чи залежить тиск у воді від напрямку. У другій частині досліду вони мають визначити гідростатичний тиск у воді залежно від глибини занурення .

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Водолаз із аквалангом

Рідини й гази залежно від глибини чи висоти чинять певний тиск.

Згадай, наприклад, як ти пірнаєш у басейні до дна. Зі збільшенням глибини тиск на твоє тіло зростає - це явище найчастіше відчувається на барабанній перетинці. У підводному плаванні з аквалангом з певних глибин під час підйому доводиться навіть робити окремі паузи, щоб тіло встигло пристосуватися до змінених навколишніх тисків.

У цьому досліді ти дізнаєшся, як висота стовпа води пов'язана з гідростатичним тиском, що з неї виникає.

Опрацюй залежність між гідростатичним тиском і глибиною занурення:

• Спершу дослідь, чи залежить тиск у воді від напрямку.
• Потім визнач гідростатичний тиск у воді залежно від глибини .

З'єднання штативних стрижнів

З'єднання штативних основ

Складання штатива

Закріпи тримач скляних трубок на штативному стрижні.

Затисни на штативному стрижні під тримачем скляних трубок ще й подвійну муфту.

Закріплення тримача скляних трубок

Установлення подвійної муфти

Затисни короткий штативний стрижень у подвійній муфті й закріпи на його кінці ще одну подвійну муфту.

Закріпи мірну стрічку на тримачі скляних трубок.

Закріплення короткого штативного стрижня на подвійній муфті

Закріплення мірної стрічки

Складання U-подібного трубчастого манометра

Закріпи дві скляні трубки на тримачі й склади U-подібний трубчастий манометр, з'єднавши нижні кінці трубок силіконовим шлангом завдовжки приблизно 40 см. Приєднай шматок шланга завдовжки 60 см до верхнього кінця правої скляної трубки.

Приєднай шлангом вимірювальний зонд для гідростатичного тиску до манометра і закріпи його в другій подвійній муфті.

Приєднання вимірювального зонда

Наповнення манометра

Скористайся шприцом як лійкою і наповнюй манометр водою, доки вона не стане в обох скляних трубках на половині висоти.

Постав лабораторний стакан під вимірювальний зонд і наповни його водою.

Наповнення лабораторного стакана

Зонди для гідростатичного тиску

Для вимірювання залежності гідростатичного тиску від напрямку зонди використовують так:

Вимірювання тиску вгору - прямий зонд.

Вимірювання бокового тиску - зонд, зігнутий під прямим кутом.

Вимірювання тиску на дно: зонд, зігнутий гачком.

Вимірювання тиску на дно

• В усіх випадках занурюй вимірювальний зонд так, щоб отвір був на 5 см нижче поверхні води.
• Витисни воду, що потрапила в зонд, зсуваючи коліна манометра.
• Стеж при цьому, щоб межа поділу вода/повітря не вигиналася. Під час вимірювання бокового тиску вода може стояти приблизно до половини в горизонтальному коліні.

Повтори кожне вимірювання тричі й запиши значення глибини занурення та різниці рівнів води , яка є мірою тиску . Внеси результати до таблиці 1 у протоколі.

У наступній частині використовуй лише прямий зонд:

• Опускай зонд у воду по сантиметру від 1 до 10 см.
• За кожного положення зонда витискай воду, що потрапила всередину, піднімаючи одне коліно манометра настільки, щоб межа поділу вода/повітря біля отвору зонда була якомога рівнішою.
• Запиши глибину занурення зонда і відповідну різницю рівнів води в обох колінах манометра до таблиці 2 у протоколі.

Вимірювання тиску вгору

• Щоб розібрати штативну основу, натисни кнопки посередині й розведи обидві половини.

Розбирання штативної основи