تغییر سطح جیوه در لوله U شکل

راهنمایی کوتاه: در این مسئله از اصل فشار در مایعات و تعادل فشار در لوله U شکل استفاده می‌کنیم.

گام‌به‌گام:

• ۱) ابتدا فرض می‌کنیم در لوله U شکل اولیه، سطح جیوه در هر دو شاخه برابر است.
• ۲) در یک شاخه، آب به ارتفاع ۳/۳۳ سانتی‌متر روی جیوه ریخته می‌شود. فشار ناشی از ستون آب برابر است با: $P_{\text{آب}}={\rho }_{\text{آب}}gh$ که در آن ρ_آب = 1 g/cm³ و h = 3.33 cm است.
• ۳) این فشار باعث می‌شود سطح جیوه در شاخه مقابل بالا بیاید. اختلاف ارتفاع جیوه در دو شاخه ایجاد می‌شود که فشار ناشی از آن برابر فشار ستون آب است: ${\rho }_{\text{جیوه}}g\Delta h={\rho }_{\text{آب}}gh$.
• ۴) با حذف g از دو طرف و جایگذاری مقادیر (ρ_جیوه = 13.6 g/cm³): $13.6\times \Delta h=1\times 3.33$.
• ۵) حل معادله: $\Delta h=\frac{3.33}{13.6}\approx 0.245\text{cm}$.
• ۶) این Δh اختلاف ارتفاع بین دو شاخه است. چون سطح جیوه در شاخه مقابل بالا می‌رود، این مقدار برابر با بالا آمدن سطح جیوه در آن شاخه است.

پاسخ نهایی: سطح جیوه در شاخه مقابل حدود ۰/۲۴۵ سانتی‌متر (یا تقریباً ۲/۵ میلی‌متر) بالا می‌رود.

مثال مشابه: اگر به جای آب، روغنی با چگالی ۰/۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب به ارتفاع ۵ سانتی‌متر بریزیم، اختلاف ارتفاع جیوه چقدر می‌شود؟ (پاسخ: Δh = (0.8×5)/13.6 ≈ 0.294 cm)

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی دربارهٔ اصل پاسکال و کاربرد لوله U شکل در اندازه‌گیری فشار (مانند مانومتر) مطالعه کنی.

یادآوری ایمنی: جیوه سمی است و در آزمایش‌های واقعی باید با احتیاط و تحت نظارت استفاده شود.