الأنبوبة ذات الشعبتين

الأنبوبة ذات الشعبتين هي أنبوبة على شكل حرف U. تُعتبر من أهم تطبيقات الضغط في باطن سائل و تستخدم في عدد من المهام مثل تعيين الكثافة النسبية لسائل و أيضا في المانومتر لتعيين ضغط غاز محبوس.

الاستخدام 

• تعيين كثافة سائل بمعلومية كثافة سائل أخر لا يمتزج معه. أو مقارنة كثافتي سائلين لا يمتزجان معا.
• تعد حجر الأساس لأجهزة أخرى مثل المانومتر الذي يستخدم في قياس ضغط الغازات.

الفكرة العلمية للأنبوبة ذات شعبتين

تساوي الضغط عند جميع النقاط الواقعة في مستوى أفقي واحد في باطن سائل ساكن متجانس. 

تعيين كثافة الزيت بمعلومية كثافة الماء باستخدام انبوبة ذات شعبتين 

تعيين  كثافة سائل غير معلوم الكثافة بدلالة سائل آخر معلوم الكثافة مثل الماء.

1. ثبت الأنبوبة ذات الشعبتين في وضع رأسي.
2. ضع كمية مناسبة من الماء في الأنبوبة ذات الشعبتين فيصبح ارتفاع الماء في الفرعين متساوياً.
3. صب السائل غير معلوم الكثافة ببطء في أحد الفرعين حتى يتكون سطح فاصل بينهما (لأن السائلين لا يمتزجان)
4. عند الاتزان قم بقياس ارتفاع الماء (h_w) و ارتفاع السائل الآخر – للتسهيل سوف نفترضه زيت- (h_oil) فوق مستوى السطح الفاصل بين السائلين.
5. يمكن تعيين كثافة السائل  غير معلوم الكثافة بدلالة كثافة الماء و الأطوال المقاسة و ذلك بإستخدام القوانين التالية.

استنتاج قانون الضغط

الضغط عند النقطة (1) = الضغط عند النقطة (2) 

بحذف الضغط الجوي P_a

,اختصار عجلة الجازبية g وبالتالي

و بإستخدام القانون يمكن تعيين الكثافة النسبية أو المطلقة للسائل المجهول.

• لماذا إتَزَنَ السائلين؟

عند السطح الفاصل نجد أن القوة التي يؤثر بها الزيت على السطح الفاصل إلى أسفل تساوي القوى المؤثرة عليه بواسطة الماء إلى أعلى. حيث أن السائلين يشتركان في نفس المساحة و P=F/A و من ثم ينتج أن الضغطين الناشئين من السائلين متساويان.

• ما تأثير الضغط الجوي ؟

 كلا طرفي الأنبوبة مفتوحان فإن الضغط على سطح الزيت مساوي للضغط على سطح الماء وبالتالي يكون الضغط عند السطح الفاصل مساوي للضغط الجوي + ضغط السائل في كل حالة. و يتم اختصار الضغط الجوي فيما بعد فلا تأثير لوجوده حيث أن الطرفين مفتوحين.

ملاحظات مهمة

• السائل الأكبر إرتفاعا من السطح الفاصل أقل كثافة . حيث أن الكثافة تتناسب تناسبا عكسيا مع الإرتفاع.
• نسبة بين ارتفاعي السائلين تعتمد فقط على النسبة بين كثافة السائلين أو الكثافة النسبية و هي ثابتة للسائلين.