Venturiröret: snabbare vatten, lägre tryck

Ett pedagogiskt simuleringsspel. Förutsäg hur vatten ökar farten där ett rör smalnar av och hur mycket dess tryck sjunker, och slå sedan på flödet och se vattenpelarna.

Bernoullis principKontinuitet

VENTURIRÖR

Slangmunstycke

Redo
Aktivera JavaScript för att slå på flödet. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
VattenRörDin förutsägelseNivålinje
TryckfallΔp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Tid

0.00 s

t

Fart in

— m/s

v₁

Fart ut

— m/s

v₂ = v₁·A₁ ÷ A₂

Tryckfall

— kPa

Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Pelarens fall

— m

Δh = Δp ÷ (ρ·g)

Förutsäg innan du startar

Skriv din förutsägelse för att fylla röret. Start är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg vad flödet gör.

Uppdragspoäng—

Varje svar måste ligga inom 2 %: vart och ett ger 100 poäng. Rätt på första körningen ger 50 till. En körning räknas så snart den startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Venturiröret

  1. Välj ett test och läs av areorna eller diametrarna, och farten eller skillnaden mellan pelarna, på kortet.
  2. Samma volym passerar varje tvärsnitt varje sekund: A₁·v₁ = A₂·v₂, så smalare betyder fortare.
  3. Snabbare vatten har lägre tryck: Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²), och en pelare sjunker med Δp ÷ (ρ·g). Skriv din förutsägelse och tryck på Start.
  4. Följ pelarna och staplarna: det vattnet vinner i rörelse förlorar det i tryck.

Varför trycker snabbare vatten mindre?

Vatten kan inte komprimeras, så varje sekund måste samma volym passera genom varje del av ett rör: Q = A·v. Där röret smalnar av måste vattnet öka farten. Något måste knuffa på det för att det ska öka farten, och den knuffen kommer från trycket: vattnet trycks hårdare bakifrån än framifrån, så trycket i den smala delen är lägre. Bernoullis princip sätter siffror på det: längs ett flöde förblir p + ½·ρ·v² + ρ·g·z densamma, så tryck, rörelse och höjd byter med varandra. I ett vågrätt rör är Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²). Öppna vattenpelare på röret visar det: pelaren över den smala delen står Δp ÷ (ρ·g) lägre. Vänd på det så har du en venturimätare: ur skillnaden mellan pelarna och areorna kan du räkna ut hur fort vatten strömmar. Ett munstycke använder samma idé för att göra om en slangs tryck till en snabb stråle, och en fontän gör om den farten till höjd, h = v² ÷ (2·g).

En avgränsad inlärningsmodell

Röret är vågrätt, vattnet kan inte komprimeras och friktionen försummas, så A₁·v₁ = A₂·v₂ och p + ½·ρ·v² är densamma i båda delarna. I rören byggs flödet upp jämnt under 1 s och förblir sedan konstant; pelarna visar trycket över luftens, p ÷ (ρ·g). Munstyckets stråle lämnar det vid lufttryck. Fontänens vatten lämnar munstycket på en gång och stiger som en kastad boll, utan luftmotstånd. En körning varar 2 s. Rören är inte i skala; fontänen är det. Svar inom 2 % är rätt. Vatten har 1000 kg/m³; g = 9,8 m/s². Spelas i realtid.

Om du byter språk behålls försöket, förutsägelsen, antalet försök och körningen.