Опыт 8.8. Втягивающее действие струи газа

Цель работы: продемонстрировать втягивающее действие струи газа.

Оборудование:

1. Газ.

2. Шарик.

3. Трубка.

 

 

Рис. 145. Демонстрация опыта.

 

Ход работы

Втягивающее действие струи можно легко продемонстрировать на трубке, через которую прогоняется сжатый газ.

1. На вход трубки мы помещаем шарик для пинг-понга.

2. Включаем подачу газа.

3. При пропускании потока газа шарик засасывается в узкую часть трубки, где давление ниже.

4. Выключаем поток газа. Шарик падает.

 

Вывод: продемонстрировали опыт втягивающего действия струи газа. При пропускании потока газа шарик засасывается в узкую часть трубки, где давление ниже.

 

Опыт 8.9. Парение шарика в струе газа

Цель работы: провести опыт, который демонстрирует то, что давление в струе газа или жидкости ниже, чем в окружающем воздухе.

Оборудование:

1. Шарик.

2. Сопло.

 

 

Рис. 146. Демонстрация метода

 

Ход работы

Известно, что в струе воздуха или газа, создаваемой соплом, давление ниже атмосферного за счет быстрого движения воздуха в струе. Это позволяет продемонстрировать красивый опыт по парению шарика.

1. Шарик поддерживается аэродинамическим напором струи, а боковые смещения устраняются за счет того, что внутри струи давление меньше, чем в окружающей атмосфере.

2. Можно даже попытаться наклонить струю и при этом шарик не будет из нее выпадать при наклоне на заметные углы.

 

Вывод: давление в струе газа или жидкости ниже, чем в окружающем воздухе.

 

Опыт 8.10. Подъем пузырей с газом

Цель работы: продемонстрировать подъем пузырей с газом.

Оборудование:

1. Мыло.

2. Метан.

 

Рис. 147. Демонстрационная установка

 

Ход работы

Выдуем мыльные пузыри, заполняя их не воздухом, а метаном. Получившиеся пузыри взлетают вверх или парят в воздухе.

Если выдувать мыльные пузыри, заполняя их не воздухом, а более легким газом (например метаном), то получающиеся пузыри, в зависимости от массы мыльной оболочки, будут парить в воздухе или всплывать в нем, подниматься кверху.

 

Вывод: в зависимости от массы мыльной оболочки пузыри парят в воздухе или всплывают в нем (поднимаются вверх), так как метан легче воздуха.

 

Опыт 8.11. Сосуд Мариотта

Цель работы: с помощью сосуда Мариотта провести опыт, демонстрирующий давление жидкости на стенки сосуда.

Оборудование:

1. Сосуд Мариотта.

2. Вода.

3. Пробка.

4. Трубка.

 

 

Рис. 148. Сосуд Мариотта

 

Ход работы

Давление жидкости на стенки сосуда может быть продемонстрировано следующим образом.

1. Имеется сосуд с налитой в нем жидкостью – водой, в стенке которого имеются три отверстия, заткнутые пробками. Чем больше давление, тем с большей скоростью из этих отверстий при вынутых пробках будет вытекать жидкость. Скорость вытекания подчиняется закону Торричелли, то есть равна скорости свободно падающего тела с высоты уровня жидкости до уровня соответствующего отверстия.

2. Вынем пробки. Мы видим три параболы, соответствующие разным скоростям вытекания жидкости. Из верхнего отверстия вытекание происходит с наименьшей скоростью, из среднего – чуть больше, из нижнего – еще больше.

3. По мере уменьшения и перепада высот уменьшается давление, под которым вытекает струя. По достижении уровня соответствующего отверстия вытекание жидкости прекращается.

Сосуд Мариотта позволяет получить постоянную и регулируемую в широких пределах скорость вытекания жидкости из отверстия стенки сосуда.

Сосуд наверху снабжен большой пробкой, в которую через уплотнительную прокладку пропущена трубка, сообщающая этот сосуд с атмосферой. При вытекании жидкости из сосуда над уровнем жидкости, под пробкой образуется разряжение, давление падает, и из трубки выходят пузыри. Таким образом, на уровне конца трубки атмосферное давление и скорость вытекания, согласно формуле Торричелли, будет зависеть от разности высот между концом трубки и отверстием, сообщающим сосуд с атмосферой.

4. Проделаем опыт. Вынимаем пробку. Сначала появляется струя жидкости, она быстро прекращается, поскольку над уровнем жидкости в сосуде образовалось разряжение.

5. Теперь, если поднять трубку вверх, возникнет разность высот между отверстием, из которого вытекает жидкость, и уровнем конца трубки. Эта разность высот и определяет скорость вытекания жидкости. Эта скорость будет сохраняться постоянной до тех пор, пока уровень жидкости в сосуде не достигнет конца трубки. Эта скорость может легко регулироваться путем изменения глубины погружения нашей трубки. Мы можем увеличить разность высот и увеличить скорость вытекания, а можем ее произвольным образом уменьшить до нуля.

 

Вывод: провели опыт, демонстрирующий давление жидкости на стенки сосуда. Сосуд Мариотта позволяет получить постоянную и регулируемую в широких пределах скорость вытекания жидкости из отверстия стенки сосуда.