گام به گام آزمایش 15 صفحه 139 درس آزمایش های کاوشگری آزمایشگاه علوم تجربی (1)

فشار در یک مایع به چه عاملی بستگی دارد؟

6) با کم شدن مقدار آب (پایین آمدن سطح آب) چه تغییری در سرعت خروج آب پیش می آید؟ توضیح دهید.

9) فاصله انتهای نی عمودی (نقطه  Aدر شکل) تا نی افقی (نقطه  Bدر شکل) در سرعت خروج آب از بطری چه تأثیری دارد؟

توسعه و کاربرد

1) تحقیق کنید چرا بالا آمدن سریع غواص ها از اعماق دریا به سطح آب، می تواند خطرناک باشد؟

شرح آزمایش:

اگر مانند شکل بالا در بدنه یک بطری آب معدنی دو سوراخ در سطح های مختلف ایجاد کنیم به محض باز کردن در بطری آب با سرعت های متفاوت از دو سوراخ بیرون می آید.با توجه به رابطه فشار در مایع ها می دانیم که هرچه از سطح آزاد مایع پایین تر رویم فشار حاصل از مایع بیشتر خواهد شد و رابطه آن را در صفحه 74 کتاب فیزیک 1پایه دهم به صورت زیرآمده است :

P = P0 + pgh

در این رابطه  Pفشار در عمق  hاز سطح آزاد مایع است و P0 فشار جو در محل می باشد که در سطح دریای آزاد برابر یک اتمسفر و یا تقریباً برابر 5^10 پاسکال است.

6) سرعت خروج آب رفته رفته کم می شود.سرعت خروج آب به فشار آب در ابتدای نی خروجی بستگی دارد و این فشار هم به عمق از سطح آزاد مایع بستگی دارد که با خارج شدن آب، سطح آب پایین آمده و فشار هم کاهش می یابد.

9) بطری که به این روش ساخته شده است به بطری ماریوت مشهور است در این بطری سطح آزاد مایع انتهای نی عمودی است که با هوای بیرون ارتباط دارد و دقیقا در انتهای این نی فشار هوا فشار جو در محل می باشد. بنابراین فشار آب در ابتدای نی افقی به فاصله بین نقاط  Aو B ارتباط دارد و در نتیجه سرعت خروج آب را نیز این عامل تعیین می کند. ویژگی جالبی که این بطری دارد این است که تا زمانی که سطح آب به زیر انتهای نی عمودی نرسد آب همواره با سرع ثابت از نی افقی خارج می شود زیرا فشار در ابتدای نی افقی در این حالت ثابت است.

یافته های من:

1) در یک ظرف آب سرعت خروج آب از سوراخ های داخل بدنه ظرف به اختلاف ارتفاع سطح آب و سوراخ بستگی دارد.و هر چه این اختلاف کمتر شود سرعت خروج کمتر خواهد شد.

2) در بطری ساخته شده (بطری ماریوت) سرعت خروج آب از نی افقی ثابت است و این سرعت به اختلاف فاصله عمودی بین انتهای نی عمودی و ابتدای نی افقی بستگی دارد.

توسعه و کاربرد

1) اگر غواص، هوا را تحت فشار تنفس کند، مولکلول های نیتروژن هوا ناگزیر در جریان خون حل می شوند. وقتی غواص سریع بالا می آیدف فشار آب روی بدن وی کاهش می یابد و نیتروژن حل شده حباب هایی تولید می کند. (مانند حباب های ایجاد شده برروی دیواره بطری نوشیدنی های گازدار هنگام باز کردن در آن ها) این حباب های نیتروژن با خون حرکت کرده و در بعضی از رگ های و مویرگ ها باعث انساد می شوند.این نوع مسمومیت نیتروژنی را بیماری bend گفته می شود که می تواند باعث درد شدید، ناتوانی طولانی مدت و حتی مرگ شود.معمولا چنین بیماری را دوباره تحت فشار قرار می دهند و او را وادار به تنفس هوایی با سطح اکسیژن بالا می کنند تا سرانجام نیتروژن از محلول درون خون خارج شده و بر طرف گردد.برای اجتناب از این بیماری، غواص در مراحل مختلف و با فاصله های زمانی معینی به سطح آب آورده می شود تا در هر مرحله نیتروژن از محلول خون خارج شود