Почему уровень воды в резонансной трубе увеличивается/уменьшается при изменении высоты резервуара для воды?

Резонансный аппарат (показан ниже) используется для расчета скорости звука с использованием конструктивной и деструктивной интерференции звуковых волн.

При проведении эксперимента мы непрерывно изменяем длину водяного столба, пока не достигнем резонанса.

Мы изменяем длину воды в водяном столбе следующим образом:

  • Мы поднимаем резервуар для воды выше, чем его первоначальная высота. Видно, что уровень воды в обеих трубках (колонке и резервуаре) повышается.
  • Мы опускаем резервуар для воды ниже его первоначальной высоты. Видно, что уровень воды в обеих трубках (колонке и резервуаре) снижается.

Это вообще не кажется интуитивным .
- Если вода увеличивается в обеих трубках, то откуда берется эта лишняя вода?
- Если вода убывает в обеих трубках, то куда уходит часть воды?
- Разве жидкость не должна оставаться на том же уровне? чтобы давление было одинаковым?

Дальнейшее уточнение :
если длина высоты в водяном столбе (ВС) равна час . Затем я ожидаю увидеть и высоту водохранилища. час чтобы они были на одном уровне.
Теперь, когда мы поднимаем резервуар с водой, уровень воды должен оставаться точно таким же (равным час ) уровень. Но происходит то, что высота водяного столба и уровень воды в водохранилище увеличиваются и становятся более час .
Обратное происходит, когда мы уменьшаем высоту резервуара с водой.

Вся помощь приветствуется.Аппарат резонансной трубки

Я думаю, что это просто вопрос системы отсчета. "увеличение" или "уменьшение" по отношению к чему? Я думаю, что здесь имеется в виду «сторонний наблюдатель», а не «центр устройства». Если вы поднимете резервуар, верхняя часть водяного столба поднимется по отношению к внешнему миру, но меньше, чем сам резервуар. Так что, возможно, он снижается по отношению к «центру хитрого изобретения».

Ответы (2)

Вода занимает фиксированный объем В . Он будет занимать трубы до высоты, позволяющей закрыть этот объем.

Манипулируя трубами, вы изменяете площадь поперечного сечения, которая является наименьшей. Когда средняя площадь поперечного сечения меньше, вода должна подняться на более высокий уровень. Когда средняя площадь поперечного сечения выше, вода опускается на более низкий уровень.

Это все при условии статического анализа (вода успевает прийти в равновесие). Если вы перемещаете предметы быстро, инерция воды может изменить наблюдения.

+1 Спасибо за ответ! Хотя я не уверен, как манипулирование трубками меняет площадь поперечного сечения?
Резервуар имеет большую площадь, трубка под ним имеет небольшую площадь. Если вы поднимаете резервуар, вы уменьшаете среднюю площадь поперечного сечения в самой нижней части трубы (где находится вода).
не уверен, что все еще следую; Это похоже на то, что когда мы поднимаем резервуар, трубка внизу немного изгибается, и это сужает площадь поперечного сечения?
Нет. Сама трубка сохраняет свою форму. Но нас интересует только самая нижняя часть. Таким образом, среднее поперечное сечение самой нижней части зависит от ориентации. Поднятие широкой секции выше означает, что нижняя часть теперь тоньше (не потому, что изменилась трубка, а потому, что изменилось то, что составляет «самую нижнюю секцию»).

Если обе стороны открыты для атмосферы, как на вашей диаграмме, вода остается на одном уровне с обеих сторон. Уровень воды поднимается или опускается в зависимости от того, перемещаете ли вы резервуар вверх или вниз.

Вода не появляется и не исчезает. Объем воды остается прежним. Что меняется, так это форма сосуда. Вместо того, чтобы левая и правая стороны были одинаковой длины (как на схеме слева внизу), вы делаете сторону резервуара (справа) короче, а сторону цилиндра (слева) длиннее, или наоборот. Что еще более важно, вы изменяете «глубину» соединенных сосудов: дно соединительной трубки движется вниз или вверх.

введите описание изображения здесь

Например, предположим, что уровень воды находится на 5 см ниже верха трубы с обеих сторон и на 15 см выше дна соединительной трубы. Если опустить резервуар (правая сторона) на 10 см, уровень воды понизится на 5 см. Относительно верха трубы вода поднимается справа на 5 см (теперь она находится на одном уровне с верхом) и опускается слева на 5 см (то есть теперь она находится на 10 см от верха).

Эту операцию можно выполнить в 2 этапа:

  1. Отрежьте верхнюю часть 5 см от правой стороны и добавьте ее к верхней части левой стороны, изменив ее форму с U-образной на обратную J-образную. Это изменяет форму трубки и изменяет уровень воды относительно трубки, но не относительно лаборатории.

  2. Опустите переделанную трубку на 5см. Это изменяет уровень воды относительно лаборатории.

Изменилась форма U-образной трубки. Форма воды осталась прежней. Все, что произошло, это то, что теперь он на 5 см ниже. Уровень воды по-прежнему на 15 см выше дна пробирки. Ни объем трубки, ни объем воды не изменились.

+1 Спасибо за ответ; Я думаю, что ваш ответ действительно имеет смысл!
(Уточняюще) По мере опускания водохранилища основной столб воды уменьшается. А вода в водохранилище хотя и увеличивается, но, по-видимому, уменьшается по мере того, как его опускают с первоначальной высоты. (верно?)
Это верно. При опускании резервуара уровень воды с обеих сторон снижается относительно прежнего положения. Но относительно вершины резервуара она идет вверх.
Почему уровень воды в резонансной трубе увеличивается/уменьшается при изменении высоты резервуара для воды?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v