Hydrostatisk trykk i opp-ned glass med l?st lokk under (24.september, 26.september, 15.oktober, 21.november, 28.november)
Glasset G er fyllt med vann med tetthet rho. Under glasset har vi et l?st lokk L med masse m. Under lokket har vi luft med trykk p0. Glassets ?pning har tverrsnitt A. Lokket faller ikke ned selv om det er vann over og luft under! Finn trykket i vannet i glasset.
Hint: Se p? kraftbalansen mellom de fire kreftene som virker p? det l?se lokket L: (1) Tyngdekraften mg virker ned, (2) lufttrykket virker med en kraft p0A opp, (3) vanntrykket virker med en kraft pA ned, og (4) det virker en kraft (K) fra glasskanten p? lokket rettet nedover. Siden lokket er i ro, s? m? vi i henhold til Newtons lov ha at summen av disse kreftene er lik null. Dersom vi benytter at K > 0, kan vi utlede en ulikhet for ?vre grense for trykket i vannet. For?vrig er trykket p? vilk?rlig sted i vannet inni glasset gitt ved formelen for hydrostatisk trykk.
Hydrostatisk trykk i plastflaske uten lokk (24.september, 26.september)
Ta ei plastflaske uten lokk, fyll den halvt opp med vann, sett den p? ei kj?kkenvekt og les av hvor mye den veier. Klem s? flaska sammen p? midten, slik at vannet stiger opp inni flaska. If?lge formelen for hydrostatisk trykk skal n? vanntrykket p? bunnen av flaska v?re st?rre fordi v?skeh?yden har blitt st?rre. Les av p? kj?kkenvekta hvor mye den veier n?. Stemmer den nye vekta overens med at vanntrykket p? bunnen av flaska har blitt st?rre?
Hint: Den totale vertikale trykkraften fra vannet p? flaska f?r bidrag b?de fra bunnen av flaska og fra de stedene hvor flaskeveggene ikke er vertikale.
Hydrodynamisk og aerodynamisk l?ft (24. oktober)
Ta en lang strimmel med papir, hold den fast i den ene enden, bl?s s? hardt du kan p? langs p? oversiden. Kan du f? den til ? l?fte p? seg?
Ta to lange strimler med papir, hold de fast i den ene enden, en i hver h?nd, hold de parallelt med hverandre et lite stykke fra hverandre, bl?s s? hardt du kan p? langs mellom dem. Kan du observere at de har en tendens til ? klistre seg sammen heller enn ? bli separert?
Hint: Pr?v ? forklare det du observerer ved hjelp av Bernoullis likning: N?r hastigheten er stor er trykket lite, n?r hastigheten er liten er trykket stort.
Skruball (eller skrusylinder) (24. oktober)
Ta en papp-sylinder (slik som vi finner i midten av en rull t?rkepapir), surr en hyssing rundt den, st? p? et h?yt sted og la sylinderen rulle seg ut mens den faller ned. Legg merke til om den faller rett ned eller g?r til en av sidene. Forklar dette ved hjelp av Bernoullis likning!
Hint: Det er en viss friksjon mellom lufta og sylinderen som f?rer til at n?r sylinderen roterer s? vil den dra med seg noe luft og sette opp en svak sirkulasjonsbevegelse i lufta rundt seg.
Utstr?mningshastighet fra tank (29.oktober)
Se figur 10.7 og kapittel 10.6.1 i kompendiet.
Vi har et kar med diameter 17cm som har en tut med diameter 1cm. Karet er ?pent, med luft over vannoverflaten. N?r karet t?mmes vil vannoverflaten synke. Finn ut hvor fort karet t?mmes.
Resultatene fra eksperimentet ligger her: toricelli.ods toricelli.pdf
Hint: For en sv?rt foreklet analyse kan vi benytte Toricellis lov samtidig som vi ser bort fra at vannoverflaten synker (kolonne O i regnearket). I en litt mer n?yaktig analyse kan vi ta hensyn til synkefarten til vannoverflaten, dette leder oss til en ordin?r differensiallikning som lar seg l?se ved at den er separabel (kolonne Q i regnearket).
Hevert: t?mme vann fra et kar ved hjelp av en plastslange (21.november, 28.november)
Se oppgave 10.9 i kompendiet. Hvor fort renner vannet?
Hint: Tegn opp en str?mlinje fra der hvor vannet er i kontakt med luft p? det ene stedet til der hvor vannet er i kontakt med luft det andre stedet, og bruk Bernoullis likning. To ekstreme ytterligheter: Dersom vi tapper vann fra en stor innsj? kan vi se bort fra at vannoverflaten i innsj?en synker, men dersom vi tapper vann fra et lite kar m? vi ta hensyn til at vannoverflaten i karet synker.
Hva skjer med ei v?ske n?r trykket blir lavt nok? (21.november, 28.november)
Kj?p ei flaske Farris, rist godt p? den, og ?pne: Oppl?st luft kommer ut, men dette er ikke koking.
G? deretter til apoteket, kj?p ei plastspr?yte (uten n?l), ta litt vann i den, hold tommelen foran tuten for ? ikke slippe inn luft, og trekk s? stempelet ut s? langt det lar seg gj?re: Observer hva som skjer med vannet (det burde se ut som om det koker).
Merk: N?r trykket i ei v?ske blir lavere enn damptrykket til v?ska s? vil den koke. Se oppgave 10.9c i kompendiet. (Vi kan bruke Boyles lov, pV=konstant for konstant temperatur, for ? beregne lufttrykket inni spr?yta n?r vi trekker ut stempelet. Boyles lov er ikke pensum i MEK1100.) Dersom luftvolumet utvides knapt 50 ganger i spr?yta, s? vil vi framprovosere koking. Er det sannsynlig at vi med ei slik spr?yte vil kunne utvide luftvolumet knapt 50 ganger?
Formen til vannoverflaten i et spiralsluk (21.november - vi gjorde ikke eksperimentet, men vi s? film)
Ta et stort kar med et sluk (badekar, vask, beholder, etc.), sett i proppen, fyll opp med vann, trekk s? ut proppen og s?rg for at vannet renner ut sluket i en spiralbevegelse. Hvilken form har vannoverflaten?
Hint: Bruk hastighetsfeltet for spiralsluk som vi har l?rt om i kapittel 9 i kompendiet, sett inn i Bernoullis likning med anvendelse p? en str?mlinje langs vannoverflaten. Tillat vannoverflaten ? ha en h?yde (h) som funksjon av radius (r) fra sentrum i sluket. Vis at vi kan forvente at vannoverflaten har formen h(r) = A/r? hvor A er en konstant.