Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
У цьому досліді учні дізнаються про зв'язок між висотою стовпа води і гідростатичним тиском у ньому.
Гідростатичний тиск лінійно залежить від густини рідини, прискорення вільного падіння і висоти стовпа води. Тиск традиційно подають у барах () або паскалях ().
- (для води)
Інша інформація для вчителів (1/2)
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.
Інша інформація для вчителів (2/2)
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 датчика тиску, з'єднувального шланга і різних вимірювальних зондів.
Спершу вони з'ясовують, чи залежить тиск у воді від напрямку. У другій частині досліду вони мають визначити гідростатичний тиск у воді залежно від глибини занурення .
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Водолаз під час занурення з апаратом
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.
Завдання
1. Спершу твоє завдання - з'ясувати, чи залежить тиск від напрямку, у якому вимірюють.
2. Далі ти вимірюєш гідростатичний тиск залежно від глибини .
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - абсолютний тиск, 20 … 400 кПа (Bluetooth + USB) | 12905-01 | 1 |
| 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 5 | Зонди для гідростатичного тиску | 02634-00 | 1 |
| 6 | Лабораторний стакан, боросилікатне скло, низька форма, 600 мл | 46056-00 | 1 |
| 7 | Силіконовий шланг, внутрішній d = 8 мм, погонний метр | 47531-00 | 1 |
| 8 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 9 | Тримач скляних трубок із затискачем для мірної стрічки | 05961-00 | 1 |
| 10 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/4)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/4)
Спершу скрути розбірний штативний стрижень, а тоді з'єднай між собою обидві половини штативної основи. Потім збери зі штативної основи та довгого стрижня (600 мм) штатив.
З'єднання штативних стрижнів
З'єднання штативних основ
Складання штатива
Складання (3/4)
Датчик тиску в тримачі скляних трубок
- Потім закріпи подвійну муфту з коротким штативним стрижнем і тримачем скляних трубок на довгому штативному стрижні, як показано на малюнку.
- Увімкни свій Cobra SMARTsense-Pressure. Приєднай знизу до датчика під'єднувальний шланг і протягни шланг через тримач скляних трубок так, щоб датчик не міг випасти.
- Надінь на під'єднувальний шланг датчика короткий шматок силіконового шланга (приблизно 3–5 см).
- Наостанок налий у хімічну склянку води.
Складання (4/4)
Запусти на планшеті measureAPP і ввімкни Cobra SMARTsense Absolute Pressure (потримай кнопку I/O натиснутою близько 3 секунд).
Вибери датчик у measureAPP і в такий спосіб з'єднай його із застосунком.
Наостанок увімкни цифрове відображення виміряних значень. Тиск, що там показується, дорівнює тиску навколишнього середовища.
Виконання (1/3)
Зонди для гідростатичного тиску
- Щоб виміряти тиск у різних напрямках, використай по черзі такі вимірювальні зонди:
1. Зонд, зігнутий гачком (тиск на дно)
2. Зонд, зігнутий під прямим кутом (боковий тиск)
3. Прямий зонд (тиск угору)
- Для цього вставляй потрібний зонд у нижній кінець короткого силіконового шланга і засувай під'єднувальний шланг датчика в короткий силіконовий шланг настільки, щоб він упирався в зонд.
- Потім занур відповідний зонд на 5 см у воду (зважай на позначки на зондах) і запиши показані значення в таблицю 1 у протоколі. Для кожного зонда виконай загалом три вимірювання.
Виконання (2/3)
Схема досліду
- Для другої частини досліду використовуй лише прямий зонд.
- У налаштуваннях measureAPP встанови "Вимірювання за натисканням кнопки", вибери подання у вигляді графіка і запусти вимірювання.
- Занурюй зонд у воду посантиметрово від 1 до 10 см і для кожної глибини занурення знімай одне значення. Потім заверши вимірювання і збережи його. У розділі "Meine Messungen" ти можеш знову відкрити своє вимірювання. Перенеси значення в таблицю 2 у протоколі.
Виконання (3/3)
- Щоб розібрати штативну основу, натисни кнопки посередині й розведи обидві половини.
Розбирання штативної основи
Протокол
Таблиця 1
Тиск на дно: Delta l_1 [см]:
Тиск на дно: Delta l_2 [см]:
Тиск на дно: Delta l_3 [см]:
Тиск на дно: Delta l (середнє) [см]:
Манометр
Тиск на дно
Боковий тиск
Тиск угору
Боковий тиск: Delta l_1 [см]:
Боковий тиск: Delta l_2 [см]:
Боковий тиск: Delta l_3 [см]:
Боковий тиск: Delta l (середнє) [см]:
Тиск угору: Delta l_1 [см]:
Тиск угору: Delta l_3 [см]:
Тиск угору: Delta l (середнє) [см]:
Тиск угору: Delta l_2 [см]:
Запиши результати першої частини досліду в таблицю. Потім для кожного набору виміряних значень обчисли середнє.
Глибина занурення:
Таблиця 2
h = 1 см: Delta l [см]:
h = 6 см: Delta l [см]:
1 6
2 7
3 8
4 9
5 10
h = 2 см: Delta l [см]:
h = 7 см: Delta l [см]:
h = 3 см: Delta l [см]:
h = 8 см: Delta l [см]:
h = 4 см: Delta l [см]:
h = 9 см: Delta l [см]:
h = 5 см: Delta l [см]:
h = 10 см: Delta l [см]:
- Внеси втаблицю 2 значення гідростатичного тиску залежно від глибини занурення.
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання