Des expériences visant à mesurer la force d'un jet d'eau

April 27

Des expériences visant à mesurer la force d'un jet d'eau


Un jet d'eau exerce une force proportionnelle à la masse et la vitesse de l'eau dans le jet. Il est possible de mesurer cette force dans une variété de façons, mais le principe de base derrière eux est le même: pour mesurer la variation de la masse ou de l'accélération d'un système que le jet provoque sans laisser le poids accumulation d'eau fausser les résultats.

Roue à eau

Dans cette expérience, le concept de base est de construire une roue à eau simple, mesurer sa masse, puis permettre à un jet d'eau pour tourner la roue de l'eau tout en mesurant l'accélération de la roue. Selon la formule F = ma, la force appliquée par le jet d'eau est égale à la masse du temps de roue de son taux d'accélération. Dans la construction et les calculs, essayer de tenir compte de la difficulté croissante de mesurer avec précision l'accélération de la roue passé un certain point et essayer de minimiser la friction de rotation sur l'essieu de la roue.

La force contre une échelle

Cette expérience utilise une échelle de laboratoire ordinaire avec une petite modification pour mesurer la force d'un jet d'eau. Tourner le plateau de la balance à l'envers ou fixer une plaque plate ou vers le bas-incurvée à l'échelle de sorte que l'eau circule librement sur l'échelle au lieu de rassembler sur elle. Compte tenu d'un flux régulier de l'eau destinée à un endroit constant à l'échelle, l'échelle devrait enregistrer une proportionnelle de masse à la force du jet d'eau.

Jet Vertical

Cette expérience utilise les propriétés connues de l'eau et la force gravitationnelle pour mesurer la force d'un jet d'eau. Tirez sur un jet d'eau directement vers le haut dans l'air alors que la mesure ou le contrôle du volume d'eau qui coule par seconde. Calculer la masse d'un "morceau" donné de l'eau en utilisant la densité connue de l'eau et de mesurer jusqu'à quel niveau il se déplace avant la décélération due à la gravité tourne vers le bas. Considérez ceci comme un système de force avec une masse d'eau connue étant sollicitée par la force gravitationnelle connue (vers le bas) et la force inconnue du jet (up). Résoudre pour la force du jet.

Fusée à eau

Une fusée à eau est une bouteille ou un jouet creux partiellement rempli d'eau et mis sous pression avec une pompe à air à travers un trou dans le fond. Lorsque la pression monte suffisamment, l'air expulse l'eau à travers le trou, ce qui propulse la fusée vers le haut. Lancement d'une fusée à eau de masse connue et contenant une masse connue d'eau, puis de mesurer la hauteur maximale de son vol. Comptabilisation de la masse changeant que l'eau quitte la fusée, utilisez la masse de la fusée, la distance a voyagé et la force de gravité connue pour calculer la force moyenne du jet d'eau comme il a quitté la fusée.