> úvod > o autorech > měření trubičkou > měření „siloměrem“ > fotogalerie > poděkování

> měření trubičkou

Technická dokumentace k projektu

Měření rychlosti proudící tekutiny pomocí zahnuté trubičky

Potřebný materiál:

Skleněná trubička, popisovač pro psaní na sklo. Jedná se tedy o finančně i časově velmi nenáročné řešení.

Postup výroby:

1. Zahneme trubičku délky alespoň 15 cm do pravého úhlu a to tak, že kratší část bude měřit přibližně 5 cm. Zahnutí provádíme klasickou metodou nad kahanem.
2. Na delší části zahnuté trubičky si popisovačem vyznačíme Nulu. K tomuto bodu pak budeme během měření orientovat hladinu. Je tedy dobré, udělat jej co nejníže.
3. Dále zkalibrujeme stupnici na delší části (postup viz dále).

Fyzikální zdůvodnění

Základním stavebním kamenem celé fyziky jsou tzv. „zákony zachování“. Mezi ně patří především zákon zachování náboje, hybnosti, momentu, a co nás bude zajímat nejvíc – zákon zachování energie, konkrétně mechanické. Podívejme se na vodu z mikroskopického pohledu. Skládá se z molekul H₂O, a tyto částice se pohybují v důsledku působení tíhové síly F_G („voda teče dolů“). Každá molekula tedy při tomto „gravitačním pádu“ ztrácí svou potenciální energii (kterou předtím získala díky teplu při vypařování) a získává energii kinetickou. Část energie také ztrácí v důsledku vnitřního tření kapaliny, ale to si můžeme dovolit zanedbat.
Psáno matematicky: E_p = E_k,
.
Odtud je zřejmé, že
.
kde Δh bude symbolizovat i výšku, o kterou hladina uvnitř zahnuté trubičky bude výš oproti hladině v okolí trubičky (ne v příliš těsné, neboť voda v těsné blízkosti trubičky naráží do této a je tedy výše oproti hladině dál od trubičky, na to je třeba dát pozor při měření!).

Kalibrace

Trubičku jsme kalibrovali pro různé rychlosti proudění vody, kterých jsme dosáhli zvýšením nebo naopak zmenšením sklonu našeho pokusného laboratorního korýtka. Rychlost proudění jsme pak určovali pomocí drobných částic, které jsme nechali vodou unášet. Pak platí známý vztah . Toto měření tedy můžeme považovat za poměrně přesné. Zjistili jsme tak závislost výšky hladiny na rychlosti vody a museli jsme konstatovat, že námi zjištěná závislost velmi dobře odpovídá teoreticky odvozenému vztahu. Vzhledem k tomu, že naše trubička má jen omezenou délku, je možné pomocí ní měřit jen rychlosti do 1,75 m/s.

Fotodokumentace

Více fotografií najdete ve fotogalerii.