Dypdykk: trykk under vann

Et pedagogisk simuleringsspill. Forutsi trykket på en dybde, eller hvor dypt en ubåt trygt kan gå, dykk så og følg med på manometeret.

TrykkDybde

SNITT AV HAVET

Manometer

Klar
Slå på JavaScript for å dykke. Instruksjonene og det gjennomregnede eksemplet kan fortsatt leses.
Ubåt eller dykkerTrykklinjeForutsigelsen dinSkrogets grense
Trykk på dybdenp = p₀ + ρ·g·h

Tid

0.00 s

t

Dybde

— m

h

Trykk

— kPa

p = p₀ + ρ·g·h

Vannets bidrag

— kPa

ρ·g·h

Kraft på vinduet

— kN

F = ρ·g·h·A

Forutsi før du dykker

Skriv forutsigelsen din for å gjøre dykket klart. Dykk er av til det finnes et svar.

Forutsi hva dypet gjør.

Oppdragspoeng—

En forutsigelse innenfor 2 % gir 100 poeng; en dykkedybde må være trygg med høyst 2 % til gode. Riktig på første kjøring gir 50 til. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Dypdykk

  1. Velg et dykk og les dybden eller skrogets grense, og vannets tetthet, på kortet.
  2. Trykket øker jevnt med dybden: p = p₀ + ρ·g·h, med ρ·g·h i Pa (del på 1000 for kPa).
  3. For en kraft ganger du trykkforskjellen med arealet: F = Δp·A. Skriv forutsigelsen din og trykk på Dykk.
  4. Følg med på manometeret og grafen: de oransje merkene viser forutsigelsen din ved siden av det virkelige trykket.

Hvorfor øker trykket med dybden?

På hver dybde må vannet bære tyngden av alt vannet over. En vannsøyle som er h meter høy over 1 m², har massen ρ·h kg og tyngden ρ·g·h N, så vannet legger til trykket ρ·g·h. I havet er det omtrent 10 kPa per meter, grovt sett én atmosfære ekstra for hver 10 m. Oppå ligger lufta, p₀ ≈ 101 kPa, så det totale trykket er p = p₀ + ρ·g·h. Trykket avhenger bare av dybden og væsken, ikke av formen eller størrelsen på vannet: en innsjø og et hav trykker likt på 10 m hvis vannet har samme tetthet. Ferskvann har mindre tetthet enn sjøvann, så trykket øker litt saktere. Trykk virker på hver flate, vinkelrett på den, og kraften er trykk ganger areal. Derfor må vinduene i en ubåt være tykke, og derfor er en demning tykkere nederst, der vannet trykker hardest.

En avgrenset læringsmodell

Vannet er stille og lar seg ikke presse sammen, så tettheten er lik på alle dybder, og g = 9,8 m/s². Lufta trykker med p₀ = 101 kPa på overflaten. Ubåten eller dykkeren går jevnt nedover i 2 s fra startdybden til målet; når trykket først når skrogets grense, stopper alarmen dykket nøyaktig på den dybden (innenfor 0,05 % av grensen regnes fortsatt som trygt). Inne i ubåten holder lufta seg på 101 kPa, så et vindu merker bare ρ·g·h. En dykkedybde er riktig hvis den er trygg med høyst 2 % til gode; alle andre forutsigelser innenfor 2 %. Spilles i sanntid.

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