Venturirør: raskere vann, lavere trykk

Et pedagogisk simuleringsspill. Forutsi hvordan vannet får høyere fart der et rør blir smalere, og hvor mye trykket faller, og slå så på strømmen og se på søylene.

Bernoullis prinsippKontinuitet

VENTURIRØR

Hagedyse

Klar
Slå på JavaScript for å slå på strømmen. Instruksjonene og det gjennomregnede eksemplet kan fortsatt leses.
VannRørForutsigelsen dinNivålinje
TrykkfallΔp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Tid

0.00 s

t

Fart inn

— m/s

v₁

Fart ut

— m/s

v₂ = v₁·A₁ ÷ A₂

Trykkfall

— kPa

Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Søylen synker

— m

Δh = Δp ÷ (ρ·g)

Forutsi før du starter

Skriv forutsigelsen din for å fylle røret. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi hva strømmen gjør.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være riktig innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første kjøring gir 50 til. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Venturirør

  1. Velg et forsøk og les arealene eller diameterne og farten eller søyleforskjellen på kortet.
  2. Det samme volumet går gjennom hver del hvert sekund: A₁·v₁ = A₂·v₂, så smalere betyr raskere.
  3. Raskere vann har lavere trykk: Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²), og en søyle synker Δp ÷ (ρ·g). Skriv forutsigelsen og trykk på Start.
  4. Se på søylene og stolpene: det vannet vinner i bevegelse, taper det i trykk.

Hvorfor skyver raskere vann mindre?

Vann lar seg ikke presse sammen, så hvert sekund må det samme volumet gjennom hver del av et rør: Q = A·v. Der røret blir smalere, må vannet få høyere fart. Noe må skyve det, og det skyvet kommer fra trykket: vannet skyves hardere bakfra enn forfra, så trykket i den smale delen er lavere. Bernoullis prinsipp setter tall på det: langs en strømning holder p + ½·ρ·v² + ρ·g·z seg likt, så trykk, bevegelse og høyde bytter med hverandre. I et vannrett rør er Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²). Åpne søyler på røret viser det: søylen over den smale delen står Δp ÷ (ρ·g) lavere. Snu det rundt, og du har en venturimåler: fra søyleforskjellen og arealene kan du regne ut hvor fort vannet strømmer. En dyse bruker samme idé til å gjøre trykket i en slange om til en rask stråle, og en fontene gjør den farten om til høyde, h = v² ÷ (2·g).

En avgrenset læringsmodell

Røret ligger vannrett, vann lar seg ikke presse sammen, og friksjon er utelatt, så A₁·v₁ = A₂·v₂, og p + ½·ρ·v² er likt i begge delene. I rørene bygger strømmen seg jevnt opp i 1 s og holder seg så konstant; søylene viser trykket over lufttrykket, p ÷ (ρ·g). Strålen fra dysen kommer ut ved lufttrykk. Vannet i fontenen kommer ut med en gang og stiger som en kastet ball, uten luftmotstand. En kjøring varer 2 s. Rørene er ikke i målestokk; fontenen er det. Svar innenfor 2 % er riktige. Vann har 1000 kg/m³; g = 9,8 m/s². Spilles i sanntid.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.