Noen av eksperimentene utført våren 2016

Her vil det etterhvert komme beskrivelse av de fleste av demonstrasjonsforsøkene vi skal gjøre i løpet av semesteret.

Tømme vann fra et kar (19. april)

Se regneark som viser resultatene fra eksperimentet.

Se bilder fra eksperimentet, bildene viser hvordan vannoverflaten inni karet ser ut når vi rørte litt rundt i karet.

Tyngden av vannet i et kar, og den hydrostatiske trykkrafta som virker på bunnflaten i karet (18. februar)

Et kar med grunnflate \(A\)  \(A\) er fyllt opp med vann til en høyde \(h\)  \(h\).  Vannet har tetthet \(\rho\).  Lufta har trykk \(p_0\).  Tyngdens akselerasjon \(\bf g\) virker ned.

Vis hvordan vannets tyngde er relatert til trykkrafta som virker fra vannet på bunnflaten.

Hint: Vannets tyngde er volumintegralet av \(\rho \bf g\) , dvs. vannets tyngde er lik \(\rho h A \bf g\).  I vannet har vi hydrostatisk trykk \(p = p_0 - \rho g z\), hvor vi har implisert at \(z=0\) i vannoverflaten og \(z\)-aksen peker oppover.  Det hydrostatiske trykket på bunnen av karet er \(p = p_0 + \rho g h\).  Trykkrafta som virker på bunnflaten blir dermed \(- (p_0 + \rho g h) A \bf k\), hvor symbolet \(\bf k\) betyr enhetsvektor som peker oppover.  Dersom det ikke hadde vært vann i karet hadde trykket like over bunnflaten vært lufttrykket \(p_0\), og da hadde trykkrafta som virket på bunnflaten ha vært \(- p_0 A \bf k\).  Dermed ser vi at vannets tyngde er lik differansen mellom trykkrafta som virker på bunnflaten i karet med og uten vann.  Dette er et faktum vi benytter oss av nesten hver gang vi bruker en kjøkkenvekt!

Hydrostatisk trykk i opp-ned glass over kar med vann (19.januar)

Figuren viser ei skål (S) og et glass (G).  Glasset holdes med bunnen (B) opp og med åpningen ned, på en slik måte at det ikke er kontakt mellom glasset og skåla. I skåla og i glasset er det vann med tetthet \(\rho\).  Utenfor glasset er vannet i kontakt med luft i en høyde \(h\) over skålas bunn.  Inni glasset når vannet helt opp til glassets bunn (B) i en høyde \(H\) over skålas bunn.

Tyngdens akselerasjon \(g\) er rettet ned.  Lufta har konstant trykk \(p_0\).  Skåla har en flat bunn med areal \(A\).

Regn ut trykket \(p\) på et vilkårlig sted i vannet!

Hydrostatisk trykk i opp-ned glass fyllt med vann og med løst lokk under (19.januar)

Glasset G er fyllt med vann med tetthet \(\rho\).  Under glasset har vi et løst lokk L med masse \(m\).  Under lokket har vi luft med trykk \(p_0\).  Glassets åpning har tverrsnitt med areal \(A\).  Lokket faller ikke ned selv om det er vann over og luft under!

Regn ut trykket \(p\) på et vilkårlig sted i vannet inni glasset!  Merk at svaret ikke er entydig, vi kan kun si at trykket på et vilkårlig sted må være mellom en viss minste og største grenseverdi.  Finn disse grenseverdiene!

Hevert: Tømme vann fra et kar ved hjelp av en plastslange (19.januar)

Detter er i praksis oppgave 9 i kapittel 10.  Vi gjorde eksperimentet ved å la A være et lite glass og C være en større bøtte:  Vi tømte det lille glasset uten å helle med glasset på skrå.

Dette er en typisk anvendelse for Bernoullis likning i kapittel 10 i kompendiet!

Airbrush (19.januar)

Dette er et eksperiment man kan gjøre med et sugerør og litt tape.  Se beskrivelse i Wikipedia om "Atomizer nozzle" http://en.wikipedia.org/wiki/Atomizer_nozzle

Relevant teori lærer vi om i kapittel 10 i kompendiet!

Vekten av vannet i ei delvis fyllt flaske endrer seg ikke selv om flaska klemmes flat og vannstanden stiger! (8.mars)

Se illustrasjon og beskrivelse i en poster og en artikkel som inngår i MUSE referert til nedenfor!

Referanser

Følgende referanser går så dypt i detalj at det ikke anses som pensum å ha lest dem:

Nettsidene til MUSE (More Understanding with Simple Experiments) hos EPS (European Physical Society)