Kodėl suspaudus butelį, vanduo trykšta?
Trumpas atsakymas: Spaudžiant butelį, vanduo spaudžiamas ir padidėja slėgis viduje. Didesnis slėgis išstumia vandenį pro angą, todėl jis ištrykšta kaip vandens čiurkšlė.
Trumpas paaiškinimas
Paspaudus lanksčią butelį, ranka stumia butelio sieneles į vidų. Tai sumažina viduje esančią erdvę ir sukuria papildomą jėgą vandeniui. Skysčiai perduoda slėgį visomis kryptimis, todėl papildomas slėgis pasiekia butelio angą.
Vanduo išstumiamas ten, kur anga silpniausia – dažniausiai dangtelyje arba antgalyje. Maža anga paverčia išstumtą vandenį greita srove. Jei butelyje yra daug oro, tas oras gali suspausti ir sugerti dalį stūmimo, todėl čiurkšlė yra silpnesnė.
Stipriau spaudžiant arba naudojant beveik pilną butelį, čiurkšlė tampa stipresnė, nes antgalį pasiekia didesnis slėgis.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Paskalio principas ir skysčio tekėjimo idėja, slypinti už Torricelli dėsnio.
Spausdami butelį, jūs veikiate butelio sieneles jėga. Ši jėga padidina vidinį slėgį. Paskalio principas teigia, kad slėgis, veikiantis uždarą skystį, perduodamas visoms skysčio dalims.
Papildomas slėgis stumia vandenį link angos. Angoje šis slėgio skirtumas paverčiamas judesiu: didesnis vidinis slėgis pagreitina vandenį į čiurkšlę. Siaurose angose tekėjimo greitis priklauso nuo slėgio skirtumo dydžio; šį ryšį apibūdina Torricelli dėsnis, kuris susieja slėgį (arba skysčio stulpelio aukštį) su išėjimo greičiu .
Kaip mes tai žinome: Paprasti eksperimentai rodo, kad pilnesnis butelis trykšta stipriau nei butelis su dideliu oro kiekiu, o stipresnis spaudimas padidina srauto greitį. Laboratoriniai slėgio ir srauto matavimai atitinka Paskalio principo ir Torricelli sąryšio prognozes.
Pamatyk tai gyvenime
- Vanduo, ištrykštantis iš lanksčios sportinės gertuvės jį suspaudžiant
- Kečupas arba garstyčios, ištrykštančios iš spaudžiamo buteliuko
- Vandens pistoletai, kuriuose naudojamas spaudimo siurblys slėgiui sukurti
- Dantų pasta arba klijai, ištekantys iš tūbelės jį suspaudžiant
- Purškimo buteliukas, kurio paspaudimas sumažina tūrį ir išstumia skystį
Išbandyk pats
Suspaudimo ir purškimo testas
Sauga: atlikite tai virš kriauklės arba lauke, kad išvengtumėte netvarkos; dėvėkite apsauginius akinius, jei nerimaujate dėl taškymosi.
Priemonės
- skaidrus plastikinis vandens butelis (tuščiu dangteliu)
- vanduo
- rankšluostis
- žymeklis (nebūtina)
Žingsniai
- Pripildykite buteliuką iki pusės vandens ir sandariai užsukite dangtelį.
- Atsistokite virš kriauklės ir švelniai paspauskite buteliuką, o tada stipriau, kiekvieną kartą stebėdami srovę.
- Ištuštinkite buteliuką, pripildykite jį beveik pilną ir pakartokite paspaudimus, kad palygintumėte, kaip keičiasi srovė.
- (Nebūtina) Pažymėkite dvi užpildymo linijas žymekliu, kad būtų lengviau pakartoti pusės ir beveik pilno lygius. Ką tai rodo: didesnė suspaudimo jėga ir mažiau įstrigusio oro lemia stipresnį ir greitesnį purškimą, nes padidėja vidinis slėgis.
Žodynėlis
- Slėgis: jėga, veikianti tam tikrą plotą (pvz., stūmimas butelio viduje).
- Paskalio principas: stūmimas į uždarą skystį vienodai perduodamas visomis kryptimis.
- Purkštukas: maža anga, pro kurią skystis išeina iš indo; ji formuoja srautą į čiurkšlę.
- Torricelli dėsnis: taisyklė, siejanti slėgio skirtumą su skysčio, išeinančio iš angos, greičiu .
DUK
Kodėl iš dalies tuščio butelio trykšta mažiau?
Nes įstrigęs oras suspaudžiamas ir sugeria dalį stūmimo, sumažindamas slėgį vandeniui.
Ar didesnė anga priverčia vandenį trykšti toliau?
Paprastai ne; didesnė anga priverčia vandenį ištekėti lėčiau ir platesne srove, todėl jis paprastai nubėga trumpesnį atstumą.
Ar temperatūra gali pakeisti trykštimą?
Tik šiek tie