5.59. Légáramlás sebességének mérése Pitot–Prandtl-féle szondával
A kísérlet célja 
Légáramlás sebességének mérése alkalmas kísérleti elrendezés megismerése
Szükséges anyagok, eszközök
- szélcsatorna (szűkítő szájjal, Leybold) vagy hajszárító
- Pitot–Prandtl-féle szonda
- manométer
Leírás
A gázok áramlási sebességének mérésére szolgáló Pitot–Prandtl szonda a Bernoulli-törvény alapján működik. A következő két ábra az eszköz fényképét és elvi rajzát mutatja.
A szonda orrának és oldalának nyílása egy folyadék-manométer száraira csatlakozik. Az ábra szerint a légáramba tartott szonda orránál, azaz a torlódási helyen a levegő sebessége zérus, nyomása p1, az oldalsó nyílásnál a sebesség v, a nyomás p2. A Bernoulli-egyenlet alapján
,
ahol 
a levegő sűrűsége. Az egyenletet átrendezve és felhasználva, hogy 
nyomáskülönbség a manométer száraiban elmozduló folyadék Δh szintkülönbségéből származó hidrosztatikai nyomással egyenlő, kaphatjuk, hogy a levegő áramlási sebessége:
ahol 
a manométerben lévő folyadék sűrűsége.
A kis (10 m/s nagyságrendű) áramlási sebességekhez tartozó nyomás pontosabb mérésére speciális manométert használunk. A manométer két részből: egy átfúrt dugós Deville-palackból és a palack alsó nyílására gumicsővel csatlakozó, skálával felszerelt vékony üvegcsőből áll. Az üvegcsövet úgy rögzítsük, hogy az a vízszintessel kis szöget zárjon csak be.
A mérőszonda orrnyílásának kivezetése gumicsővel a manométer „A” végéhez. Az oldalának kivezetése a „B” csővégéhez csatlakozik. Használat előtt a készüléket vízszintezzük ki, és a mérőcső folyadékszintjét (a Deville-palack süllyesztésével vagy emelésével) a skála önkényesen választott 0 pontjához állítjuk. Ha most a szondát az áramlási térbe helyezzük, akkor a torlónyomás hatására az üvegcső folyadékoszlopa emelkedik, a palack folyadékszintje süllyed. Utóbbi azonban (a palack és az üvegcső átmérőinek viszonya miatt) elhanyagolható. A folyadékoszlop szintjének emelkedése (∆h) az oszlop elmozdulásából (x) és az eszköz geometriájából (a, b, L) számítható.
Feladatok
- A szélcsatornát fordítsuk vízszintes állásba, a szűkítőt vegyük le, az intenzitást állítsuk minimumra. Tegyük a szondát 10 cm-re a szélcsatorna szájától (pontosan a száj középvonalába). Kapcsoljuk be a szélcsatornát, majd növeljük lassan az intenzitást, amíg a vízszint el nem éri a 10-es jelzést. Számoljuk ki az áramlás sebességét! Távolítsuk a szondát és 10 cm-enként ismételjük meg a mérést (50 cm-ig). Ábrázoljuk az áramlási sebességet a távolság függvényében!
- Fújjunk a szondára 10 cm-ről, és mérjük meg a fújási sebességünket.
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Miért kell speciálisan kialakított manométert használni jelen esetben a sebesség méréséhez?
- Hol használnak Pitot-Prandtl szondát?
- Használhatjuk-e a Pitot-Prandtl szondát szuperszonikus repülőgép sebességének mérésére?
5.59. Légáramlás sebességének mérése Pitot–Prandtl-féle szondával
A kísérlet célja
Légáramlás sebességének mérése alkalmas kísérleti elrendezés megismerése
Szükséges anyagok, eszközök
- szélcsatorna (szűkítő szájjal, Leybold) vagy hajszárító
- Pitot–Prandtl-féle szonda
- manométer
Leírás
A gázok áramlási sebességének mérésére szolgáló Pitot–Prandtl szonda a Bernoulli-törvény alapján működik. A következő két ábra az eszköz fényképét és elvi rajzát mutatja.
A szonda orrának és oldalának nyílása egy folyadék-manométer száraira csatlakozik. Az ábra szerint a légáramba tartott szonda orránál, azaz a torlódási helyen a levegő sebessége zérus, nyomása p1, az oldalsó nyílásnál a sebesség v, a nyomás p2. A Bernoulli-egyenlet alapján
,
ahol a levegő sűrűsége. Az egyenletet átrendezve és felhasználva, hogy nyomáskülönbség a manométer száraiban elmozduló folyadék Δh szintkülönbségéből származó hidrosztatikai nyomással egyenlő, kaphatjuk, hogy a levegő áramlási sebessége:
ahol a manométerben lévő folyadék sűrűsége.
A kis (10 m/s nagyságrendű) áramlási sebességekhez tartozó nyomás pontosabb mérésére speciális manométert használunk. A manométer két részből: egy átfúrt dugós Deville-palackból és a palack alsó nyílására gumicsővel csatlakozó, skálával felszerelt vékony üvegcsőből áll. Az üvegcsövet úgy rögzítsük, hogy az a vízszintessel kis szöget zárjon csak be.
A mérőszonda orrnyílásának kivezetése gumicsővel a manométer „A” végéhez. Az oldalának kivezetése a „B” csővégéhez csatlakozik. Használat előtt a készüléket vízszintezzük ki, és a mérőcső folyadékszintjét (a Deville-palack süllyesztésével vagy emelésével) a skála önkényesen választott 0 pontjához állítjuk. Ha most a szondát az áramlási térbe helyezzük, akkor a torlónyomás hatására az üvegcső folyadékoszlopa emelkedik, a palack folyadékszintje süllyed. Utóbbi azonban (a palack és az üvegcső átmérőinek viszonya miatt) elhanyagolható. A folyadékoszlop szintjének emelkedése (∆h) az oszlop elmozdulásából (x) és az eszköz geometriájából (a, b, L) számítható.
Feladatok
- A szélcsatornát fordítsuk vízszintes állásba, a szűkítőt vegyük le, az intenzitást állítsuk minimumra. Tegyük a szondát 10 cm-re a szélcsatorna szájától (pontosan a száj középvonalába). Kapcsoljuk be a szélcsatornát, majd növeljük lassan az intenzitást, amíg a vízszint el nem éri a 10-es jelzést. Számoljuk ki az áramlás sebességét! Távolítsuk a szondát és 10 cm-enként ismételjük meg a mérést (50 cm-ig). Ábrázoljuk az áramlási sebességet a távolság függvényében!
- Fújjunk a szondára 10 cm-ről, és mérjük meg a fújási sebességünket.
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Miért kell speciálisan kialakított manométert használni jelen esetben a sebesség méréséhez?
- Hol használnak Pitot-Prandtl szondát?
- Használhatjuk-e a Pitot-Prandtl szondát szuperszonikus repülőgép sebességének mérésére?
