Подсказки

Открывайте по одной — попробуйте продвинуться после каждой, прежде чем открывать следующую.

Подсказки сгенерированы ИИ и не проверялись человеком — официальными они не являются.

1.1
H1 Направление

Нарисуй схему и подумай, какие величины ты будешь фиксировать — давление или время. Попробуй измерять не единичные значения давления в разное время, а времена достижения заранее выбранных значений давления.

H2 Ключевой шаг

Запиши способ измерения: фиксируй ряд одинаковых значений давления и измеряй для каждого времени достижения этого давления. Для анализа пригодится усреднение повторных измерений.

H3 Почти решение
  1. Выбери набор уровней давления, которые удобно фиксировать на манометре.
  2. Для каждого уровня давления пять раз зафиксируй время достижения этого уровня и вычисли среднее и стандартную погрешность.
  3. Построй график зависимости давления от времени, используя усреднённые точки и погрешности.
  4. Вырази средние значения давления и соответствующие им времена (и их погрешности) из набора измерений.
1.2
H1 Направление

Посмотри на форму временной зависимости давления: каким образом меняется давление — линейно, экспоненциально или иначе? Нарисуй график в полулогарифмическом масштабе и обычном.

H2 Ключевой шаг

Воспользуйся законом Бойля–Мариотта и тем, что расход газа равен скорости изменения объёма . Сравни полученное выражение для с формой закона Пуазейля.

H3 Почти решение
  1. Запиши из закона Бойля–Мариотта связь между относительным изменением давления и относительным изменением объёма за малый интервал времени.
  2. Вырази скорость изменения объёма через измеряемую величину и известный объём сосуда (без подстановки чисел).
  3. Построй график соответствующей комбинации экспериментальных величин (например, ) от среднего давления или просто исследуй линейность в полулогарифмическом масштабе.
  4. Вырази через используемые экспериментальные величины и покажи, что он пропорционален разности давлений на концах трубки.
1.3
H1 Направление

Подумай, какие измеренные величины и параметры сосуда понадобятся, чтобы получить численное значение проводимости трубки.

H2 Ключевой шаг

Используй закон Бойля–Мариотта для связи изменения давления с вышедшим объёмом и уравнение Пуазейля для определения ; приравняй выражения для и выведи формулу для (без подстановки чисел).

H3 Почти решение
  1. Выпиши выражение для через , и , полученное из Бойля–Мариотта.
  2. Приравняй это выражение к и получи выражение для в терминах измеряемых величин (объём , давление , наклон и т.д.).
  3. Подставь в полученную формулу усреднённые экспериментальные значения и вычисли числовое значение (не выполняя здесь алгебры).
  4. Вырази из полученной системы и оцени его погрешность, используя ошибки измерений давлений, времени и объёма.
2.1
H1 Направление

Заметь, что теперь на выход трубки действует дополнительное давление столба воды; учти это при вычислении разности давлений на концах трубки. Повтори измерения по тому же протоколу, что и без воды.

H2 Ключевой шаг

Проведи измерения, фиксируя времена достижения тех же уровней давления, как и в части 1; при обработке учитывай вычитание гидростатического давления (не подставляя чисел) из показаний манометра, а законом Бойля–Мариотта связывай и .

H3 Почти решение
  1. Для каждого погружения выбери те же уровни давления и многократно зафиксируй времена достижения этих уровней.
  2. Вычти гидростатическое прибавочное давление, соответствующее глубине погружения, из разности давлений на концах трубки при обработке данных.
  3. Для каждого глубины усредни времена и построй графики давления от времени (и в полулогарифмическом масштабе) аналогично части 1.
  4. Вырази скоростную характеристику или эквивалентную комбинацию для каждого набора данных, не выполняя здесь числовых подстановок.
2.2
H1 Направление

Сравни вид графиков (обычный и полулогарифмический) для разных глубин: сохраняется ли экспоненциальный характер падения давления?

H2 Ключевой шаг

Повтори аргумент из части 1: из закона Бойля–Мариотта и определения получаешь выражение для в терминах , а закон Пуазейля утверждает пропорциональность и ; проверь это на обработанных данных с учётом гидростатической поправки.

H3 Почти решение
  1. Вычисли скоростную комбинацию (например, ) для каждого графика с учётом вычитания гидростатического давления.
  2. Построй эти зависимости в удобном масштабе (обычном и/или полулогарифмическом) и проверь линейность/совпадение наклонов.
  3. Сравни наклоны и форму графиков с данными без воды — убедись, что зависимость имеет тот же характер.
  4. Вырази наблюдаемую пропорциональность между и скорректированной разностью давлений и покажи, что закон Пуазейля выполняется и при наличии воды.