1Doświadczenie 1: ciśnienie a głębokość
- Oznaczenia: h – głębokość błony sondy pod powierzchnią [cm]; Δh – różnica poziomów cieczy w manometrze [cm]; ρ – gęstość cieczy w manometrze, tu woda [kg/m³]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; p = ρ · g · Δh – nadwyżka ciśnienia nad atmosferycznym [Pa] (Δh w metrach).
- Hipoteza: ciśnienie rośnie proporcjonalnie do głębokości i nie zależy od kierunku. Przyrządy: wysokie naczynie z wodą, sonda (lejek z gumową błoną), wężyk, manometr cieczowy (U-rurka), linijka.
- Przebieg: zanurzasz sondę na h = 5, 10, 15, 20 cm, odczytujesz Δh. Na jednej głębokości obracasz sondę błoną w różne strony.
| h [cm] | Δh [cm] | p = ρ g Δh [Pa] |
|---|---|---|
| 5 | 4,8 | 471 |
| 10 | 9,7 | 952 |
| 15 | 14,6 | 1432 |
| 20 | 19,5 | 1913 |
- Wykres Δh(h) to prosta przez początek układu. Niepewność odczytu linijki ok. 0,1–0,2 cm. Po obrocie sondy Δh się nie zmienia.
Ciśnienie hydrostatyczne jest wprost proporcjonalne do głębokości, a w danym punkcie nie zależy od kierunku.
- Wniosek: hipoteza się potwierdza. Δh jest nieco mniejsze od h, bo część ciśnienia idzie na napięcie gumowej błony.
2Doświadczenie 2: wypór w dwóch cieczach
- Oznaczenia: F₁ – wskazanie siłomierza w powietrzu [N]; F₂ – wskazanie po zanurzeniu [N]; Fw = F₁ − F₂ – siła wyporu [N].
- Hipoteza: w cieczy o większej gęstości wypór jest większy. Przyrządy: siłomierz (działka 0,02 N), walec aluminiowy na nitce, woda, stężony roztwór soli kuchennej.
- Przebieg: mierzysz F₁, zanurzasz ciało całkowicie (bez dotykania dna i ścianek) i czytasz F₂. W każdej cieczy trzy razy, liczysz średnią.
| ciecz | F₁ [N] | F₂ średnia [N] | Fw [N] |
|---|---|---|---|
| woda | 2,12 | 1,34 | 0,78 |
| roztwór soli | 2,12 | 1,22 | 0,90 |
- Niepewność Fw to suma niepewności dwóch odczytów: ok. 0,04 N. Różnica wyporów 0,12 N jest od niej większa, więc hipoteza się potwierdza.
Co pokazuje manometr cieczowy połączony z sondą?
Różnica poziomów w U-rurce odpowiada ciśnieniu p = ρ · g · Δh ponad ciśnienie atmosferyczne.
To jedno z 8 pytań quizu. Rozwiąż cały quiz →
3Błędy, bezpieczeństwo i dodatki
- Czytaj skalę na wysokości oczu i poczekaj, aż ciało przestanie drgać. Usuń pęcherzyki powietrza z ciała. Rozlaną wodę od razu wytrzyj.
- [Dodatek] Wypory tego samego ciała mają się jak gęstości cieczy: ρroztworu = 1000 kg/m³ · 0,90 przez 0,78 ≈ 1150 kg/m³. Pływanie sprawdzisz na plastelinie: kulka tonie, ta sama plastelina w kształcie łódki pływa.
Odczyt siłomierza, gdy ciało dotyka dna naczynia. Dno przejmuje część ciężaru i wypór wychodzi za duży.
✎Ściąga: Doświadczenia z hydrostatyki
Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.
- Ciśnienie hydrostatyczne jest wprost proporcjonalne do głębokości, a w danym punkcie nie zależy od kierunku.
- Oznaczenia: h – głębokość błony sondy pod powierzchnią [cm]; Δh – różnica poziomów cieczy w manometrze [cm]; ρ – gęstość cieczy w manometrze, tu woda [kg/m³]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; p = ρ · g · Δh – nadwyżka ciśnienia nad atmosferycznym [Pa] (Δh w metrach).
- Hipoteza: ciśnienie rośnie proporcjonalnie do głębokości i nie zależy od kierunku. Przyrządy: wysokie naczynie z wodą, sonda (lejek z gumową błoną), wężyk, manometr cieczowy (U-rurka), linijka.
- Przebieg: zanurzasz sondę na h = 5, 10, 15, 20 cm, odczytujesz Δh. Na jednej głębokości obracasz sondę błoną w różne strony.
- Wniosek: hipoteza się potwierdza. Δh jest nieco mniejsze od h, bo część ciśnienia idzie na napięcie gumowej błony.
- Oznaczenia: F₁ – wskazanie siłomierza w powietrzu [N]; F₂ – wskazanie po zanurzeniu [N]; Fw = F₁ − F₂ – siła wyporu [N].
- Hipoteza: w cieczy o większej gęstości wypór jest większy. Przyrządy: siłomierz (działka 0,02 N), walec aluminiowy na nitce, woda, stężony roztwór soli kuchennej.
- Przebieg: mierzysz F₁, zanurzasz ciało całkowicie (bez dotykania dna i ścianek) i czytasz F₂. W każdej cieczy trzy razy, liczysz średnią.
?Quiz: powtórz przed kartkówką
8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.
Co pokazuje manometr cieczowy połączony z sondą?
- AGęstość cieczy w naczyniu
- BRóżnicę poziomów Δh, która jest miarą nadwyżki ciśnienia nad atmosferycznym
- CSiłę wyporu działającą na sondę
- DMasę sondy
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: Różnicę poziomów Δh, która jest miarą nadwyżki ciśnienia nad atmosferycznym – Różnica poziomów w U-rurce odpowiada ciśnieniu p = ρ · g · Δh ponad ciśnienie atmosferyczne.
Ciśnienie hydrostatyczne w doświadczeniu rośnie proporcjonalnie do
- Apromienia sondy
- Bmasy cieczy w naczyniu
- Cpola dna naczynia
- Dgłębokości
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: głębokości – Zgodnie z p = ρ · g · h przy stałej gęstości ciśnienie zależy od głębokości.
Jak sprawdzisz, że ciśnienie nie zależy od kierunku?
- AObrócisz sondę na tej samej głębokości i porównasz Δh
- BZmienisz ciecz w naczyniu
- CZmierzysz ciśnienie atmosferyczne
- DZmienisz masę sondy
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Obrócisz sondę na tej samej głębokości i porównasz Δh – Gdy po obrocie Δh się nie zmienia, ciśnienie jest jednakowe we wszystkich kierunkach.
Jaki kształt ma wykres Δh od h?
- AProsta przez początek układu
- BProsta pozioma
- CHiperbola
- DParabola
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Prosta przez początek układu – Δh jest proporcjonalne do h, więc wykres to prosta przechodząca przez (0, 0).
Siłomierz pokazuje 2,12 N w powietrzu i 1,34 N po zanurzeniu ciała w wodzie. Ile wynosi wypór?
- A0,78 N
- B3,46 N
- C2,12 N
- D1,34 N
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: 0,78 N – Fw = F₁ − F₂ = 2,12 N − 1,34 N = 0,78 N.
W roztworze soli wypór wyszedł 0,90 N, w wodzie 0,78 N (niepewność ok. 0,04 N). Który wniosek jest poprawny?
- ARóżnicy nie da się ocenić
- BWypór nie zależy od cieczy
- CW gęstszej cieczy wypór jest większy, bo różnica 0,12 N przewyższa niepewność
- DPomiar jest błędny, bo wypory powinny być równe
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: W gęstszej cieczy wypór jest większy, bo różnica 0,12 N przewyższa niepewność – Różnica jest istotna wobec niepewności, więc potwierdza hipotezę.
Dlaczego ciało na siłomierzu nie powinno dotykać dna?
- ADno przejmuje część ciężaru i wypór wychodzi za duży
- BDno zmienia gęstość cieczy
- CDno zwiększa niepewność linijki
- DWtedy siłomierz zawsze wskazuje zero
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Dno przejmuje część ciężaru i wypór wychodzi za duży – Reakcja dna zmniejsza wskazanie siłomierza, więc F₁ − F₂ jest zawyżone.
To samo ciało ma w wodzie wypór 0,78 N, a w roztworze soli 0,90 N. Jaka jest gęstość roztworu?
- Aok. 900 kg/m³
- Bok. 870 kg/m³
- Cok. 1780 kg/m³
- Dok. 1150 kg/m³
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: ok. 1150 kg/m³ – Wypory mają się jak gęstości cieczy: 1000 kg/m³ · 0,90/0,78 ≈ 1150 kg/m³.
Cały dział „Hydrostatyka”: ściąga i próbny sprawdzian →
Kartkówka albo sprawdzian już blisko?
Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.