Πειράματα υδροστατικής με απλά υλικά

Πείραμα: Μέτρηση υδροστατικής πίεσης (Κατασκευή Μανόμετρου)

Διδακτικοί Στόχοι:

  • Να διαπιστώσουν οι μαθητές ότι στο εσωτερικό υγρού υπάρχει πίεση.
  • Να ανακαλύψουν τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η υδροστατική πίεση.

Υλικά που χρειαζόμαστε:

  • Δυο γυάλινους σωλήνες (30 και 50 εκατοστών)
  • Ελαστικό σωλήνα ενός μέτρου (λάστιχο παροχής βενζίνης από
    ανταλλακτικά αυτοκινήτων)
  • Ένα ελαστικό μπαλόνι, κολλητική ταινία (σελοτέιπ), νερό
    χρωματισμένο με υπερμαγγανικό κάλιο.

Διαδικασία

Χρησιμοποιώντας το λύχνο βουτανίου Κοπή και Λύγισμα γυάλινου σωλήνα μήκους 50 εκ. σε σχήμα U (όπως δείχνει το παραπάνω σχήμα) με διαστάσεις περίπου 22,5εκ. x 5εκ. x 22,5εκ.

Στο ένα άκρο του γυάλινου σωλήνα μήκους 30 εκ. δένουμε σφικτά με την κολλητική ταινία το μπαλόνι (χωρίς να είναι φουσκωμένο) ενώ στο άλλο εφαρμόζουμε τον ελαστικό σωλήνα. Στον σωλήνα σχήματος U βάζουμε μια ποσότητα χρωματισμένου νερού και τον συνδέουμε με το ελεύθερο άκρο του ελαστικού σωλήνα.

Πιάνουμε το σωλήνα σχήματος U με ένα σφικτήρα πάνω σε ορθοστάτη (μπορούμε να τοποθετήσουμε το σωλήνα σχήματος U σε μια απλή ιδιοκατασκευή με χάρακα, όπως στην εικόνα, για να υπάρχει η δυνατότητα μέτρησης της μετατόπισης του χρωματισμένου νερού).

Δίνουμε στους μαθητές να σφίξουν με την παλάμη τους το μπαλόνι για να παρατηρήσουν ότι όσο μεγαλύτερη πίεση εφαρμόζουν τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του χρωματισμένου νερού στο σωλήνα σχήματος U. Στη συνέχεια γεμίζουμε ένα ογκομετρικό σωλήνα με νερό βυθίζουμε το μπαλόνι παρατηρώντας ότι όσο αυξάνεται το βάθος τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του χρωματισμένου νερού στο σωλήνα σχήματος U. Μπορούμε να ποσοτικοποιήσουμε το πείραμα μετρώντας με χάρακα τη σχέση βάθους-μετατόπισης χρωματισμένου νερού (πίεσης) και να καταλήξουμε ότι αυτή είναι γραμμική.

Ερμηνεία

Το νερό πιέζει τη μικρή ποσότητα αέρα που βρίσκεται εγκλωβισμένη στο μπαλόνι ανάλογα με το βάθος που βρίσκεται.
Ο αέρας με την σειρά του πιέζει το υγρό στο σωλήνα σχήματος U και το υγρό μετατοπίζεται.

Μοιραστείτε: