لولهٔ ونتوری برنولی

«لولهٔ ونتوری برنولی» یک شبیه‌سازی تعاملی سه‌بعدی دینامیک شاره‌ها است که نشان می‌دهد چگونه تندی جریان و فشار ایستایی در داخل یک لولهٔ تنگ‌شده با هم مبادله می‌شوند. دانش‌آموزان طوقهٔ درخشان گلوگاه را می‌کشند تا قطر تنگنا D_2 را تغییر دهند، تندی ورودی v_1 و چگالی شاره rho را تنظیم می‌کنند و پالس‌های رنگی را در جریان رها می‌سازند. سه لولهٔ مانومتر عمودی نصب‌شده در ورودی، گلوگاه و خروجی، ارتفاع فشار ایستایی را به‌صورت زنده نمایش می‌دهند و هم معادلهٔ پیوستگی (A_1 v_1 = A_2 v_2) و هم معادلهٔ برنولی (P_1 + 1/2 rho v_1² = P_2 + 1/2 rho v_2²) را به تصویر می‌کشند.

• طوقهٔ نارنجی گلوگاه را به سمت داخل بکشید تا قطر گلوگاه D_2 از 15 cm به 9 cm کاهش یابد و عبور سریع‌تر ذرات ردیاب از گلوگاه را تماشا کنید.
• با افزایش تندی گلوگاه v_2، ستون مانومتر میانی P_2 را با ستون ورودی P_1 مقایسه کنید تا تأیید شود تندی جریان بیشتر، فشار ایستایی کمتری ایجاد می‌کند.
• تندی ورودی v_1 را با نوار لغزنده دو برابر کنید و بررسی کنید که افت فشار delta P چهار برابر می‌شود، زیرا فشار پویا با v² متناسب است.
• دکمهٔ «پالس رنگی» را بزنید تا بسته‌ای از ذرات شاره متمایز شود و ببینید چگونه در گلوگاه پرسرعت کشیده و از هم دور می‌شوند و در بخش واگرای خروجی دوباره فشرده می‌گردند.
• چگالی شاره rho را از 700 kg/m³ به 1400 kg/m³ افزایش دهید و مشاهده کنید که افت فشار delta P متناسب با چگالی تغییر می‌کند.

1. 1از معادلهٔ پیوستگی A_1 v_1 = A_2 v_2 برای محاسبهٔ تأثیر قطر لوله بر سرعت شاره استفاده کنید.
2. 2اصل برنولی را به کار ببرید تا توضیح دهید چرا در جایی که تندی شاره افزایش می‌یابد، فشار ایستایی افت می‌کند.
3. 3افت فشار ونتوری delta P = 1/2 rho (v_2² - v_1²) را از روی تندی‌های ورودی و گلوگاه محاسبه کنید.
4. 4ارتفاع ستون مانومترهای عمودی را به‌عنوان اندازه‌گیری مستقیم فشار ایستایی موضعی تفسیر کنید.

پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند