Basının eylemi şuna dayanıyor: Pascal yasası. Bir hidrolik pres, sıvıyla (genellikle teknik yağ) doldurulmuş ve farklı boyutlarda S 1 ve S 2 pistonlarıyla kapatılan iki bağlantılı kaptan oluşur (Şekil 1).
Küçük bir pistona etki eden dış kuvvet basınç yaratır
Pascal kanununa göre bir sıvı tarafından her yöne değişmeden iletilir. Bu nedenle ikinci pistona sıvı taraftan bir kuvvet etki eder.
(1)
Hidrolik pres, büyük pistonun alanı küçük pistonun alanını aştığı kadar kuvvet kazancı sağlar.
F 1 kuvveti aynı zamanda presteki akışkanın potansiyel enerjisini de değiştirir. Ancak bu sıvının yerçekimi F 1 kuvvetinden çok daha az olduğu için. sıvının ağırlıksız olduğunu düşündük. Bu bağlamda, gerçek koşullarda denklem (1)'in yalnızca yaklaşık olarak karşılandığı belirtilmelidir.
Basının işe hiçbir faydası yok. Gerçekte, küçük piston indirildiğinde kuvvet A 1 = F 1 h 1 işi yapar, burada h 1 küçük pistonun strokudur. Dar silindirden gelen sıvının bir kısmı geniş silindire aktarılır ve büyük piston h2 kadar yükselir. Kuvvet işi F 2
(2)
Ancak sıvı sıkıştırılamaz. Sonuç olarak, bir silindirden diğerine aktarılan sıvıların hacimleri eşittir;
Bu denklemi ve denklem (1)'i (2)'de değiştirerek A 1 = A 2 elde ederiz.
Hidrolik pres, devasa kuvvetler geliştirmenize olanak tanır ve ürünleri (metal, plastik, çeşitli tozlardan) preslemek, metal levhalardaki delikleri itmek, malzemeleri dayanıklılık açısından test etmek, ağırlık kaldırmak, yağdaki tohumlardan yağı sıkmak için kullanılır. kontrplak, karton, saman preslemek için değirmenler. Metalurji tesislerinde, çelik makine milleri, demiryolu tekerlekleri ve diğer birçok ürünün yapımında hidrolik presler kullanılır.
2.5.2. En basit hidrolik makineler.
Hidrolik baskı. Karikatürist
2.5.1. Basınç ölçüm cihazları
Piezometreler. Her iki ucu açık olan cam tüpleri, alt uçları u noktalarına denk gelecek şekilde “kesinlikle” hareketsiz kalan bir sıvıya batıralım (Şekil 2.11). Açık uçlu her iki tüpte de sıvı, referans düzlemine göre su düzleminde uzanacak şekilde aynı yüksekliğe yükselecektir. Bu yükseklik, mutlak basınçla değil aşırı basınçla ölçülen toplam hidrostatik yükün yüksekliğine eşittir.
Şekil 2.11. Basınç dağılımı kanunu
“kesinlikle” sabit bir sıvıda
Basıncı, daha kesin olarak piyezometrik yüksekliği ölçmek için tasarlanmış, her iki ucu açık olan bu tür tüplere piyezometreler veya piyezometrik tüpler denir.
Piezometreler nispeten düşük basınçları ölçmek için uygundur çünkü... Zaten tüpteki su ile 10 m yüksekliğe ve mineral yağın göreceli ağırlığı 0,8 ila 12,5 m arasında olacaktır.
Diferansiyel basınç göstergeleri.İki noktadaki basınç farkını ölçmek için, en basiti şekilli bir basınç göstergesi olan diferansiyel basınç göstergeleri kullanılır (Şekil 2.12).
Pirinç. 2.12. Diferansiyel basınç göstergesi
Diferansiyel basınç göstergeleri hem fazlalığı ölçebilir (Şek. 2.11, A) ve vakum basıncı (Şekil 2.11, B). Genellikle cıva ile doldurulmuş böyle bir basınç göstergesi kullanılarak, bağlantı tüplerini tamamen dolduran sıvıdaki basınç ve yoğunluk farkı ölçülürse, o zaman
Küçük gaz basınçlarını ölçerken cıva yerine alkol, gazyağı, su vb. kullanılır.
Piyezometreler ve diferansiyel basınç göstergeleri yalnızca durgun bir akışkandaki değil aynı zamanda bir akıştaki basıncı ölçmek için kullanılır.
0,2-0,3'ten büyük basınçları ölçmek için mekanik basınç göstergeleri kullanılır - yay veya membran. Çalışma prensibi, içi boş bir yayın veya zarın ölçülen basıncın etkisi altında deformasyonuna dayanmaktadır. Mekanizma sayesinde bu deformasyon, kadran üzerinde ölçülen basınç miktarını gösteren oka iletilir.
Mekanik manometrelerin yanı sıra elektrikli manometreler de kullanılmaktadır. Bir elektromanometrede hassas bir eleman (sensör) olarak bir membran kullanılır. Ölçülen basıncın etkisi altında membran deforme olur ve bir iletim mekanizması aracılığıyla, ibre ile birlikte elektrik devresine dahil olan potansiyometre sürgüsünü hareket ettirir.
Basınç birimi oranı:
1en = 1kgf/cm 2 =10 m su st. = 736,6 mmHg. Sanat. = 98066,5 Pa 10 5 Pa.
1 kPa = 10 3 Pa; 1 MPa = 10 6 Pa.
Normal atmosfer basıncında (0,1033 MPa) yükseklik su için 10,33 m, benzin için 13,8 m (= 750 kg/m3), cıva için 0,760 m, vb.'dir.
2.5.2. En basit hidrolik makineler. Hidrolik baskı. Karikatürist
Hidrolik baskı. Pres, metallerin basınçla işlenmesi, preslenmesi, damgalanması, briketlenmesi, çeşitli malzemelerin test edilmesi vb. ile teknolojide gerekli olan büyük sıkıştırma kuvvetleri oluşturmak için teknolojide kullanılır.
Pres, birbirine bir boru hattıyla bağlanan pistonlu silindirlerden oluşur (Şekil 2.13).
Pirinç. 2.13. Hidrolik pres diyagramı
Gemilerden birinin alanı ikinci geminin alanından daha küçüktür. Kap 1'deki pistona kuvvet uygulanırsa, bunun altında formülle belirlenen hidrostatik basınç oluşturulur.
Pascal kanununa göre basınç, akışkanın alanı dahil tüm noktalarına iletilir. Güç yaratır
Aracılığıyla ifade ederek şunu elde ederiz:
Böylece, alan alandan büyük olduğu için kuvvet, küçük bir kesitte pistona etki eden kuvvetten kat kat daha büyüktür.
Kuvvet genellikle, pres odasına sıvı (yağ, emülsiyon) sağlayan bir pistonlu pompa kullanılarak oluşturulur. Kuvvet, piston ile sabit platform arasında bulunan ürüne baskı yapabilir. Pratik olarak geliştirilen kuvvet, pistonlar ve silindirler arasındaki sürtünmeden kaynaklanan kuvvetten daha azdır. Bu azalma presin verimliliğinde dikkate alınır -. Modern hidrolik presler 100.000 tona veya daha fazlasına kadar kuvvetler geliştirir.
Tanım
Hidrolik baskı akışkanların hareket ve denge kanunlarına göre çalışan bir makinedir.
Pascal yasası hidrolik presin çalışma prensibinin temelini oluşturur. Bu cihazın adı Yunanca hidrolik - su kelimesinden gelmektedir. Hidrolik pres, presleme (sıkma) amacıyla kullanılan hidrolik bir makinedir. Daha fazla güce ihtiyaç duyulan yerlerde, örneğin tohumlardan yağın sıkılması sırasında hidrolik pres kullanılır. Modern hidrolik presler kullanılarak $(10)^8$newton'a kadar kuvvetler elde edilebilir.
Hidrolik makinenin temeli, bir boru ile birbirine bağlanan pistonlu farklı yarıçaplara sahip iki silindirden (Şekil 1) oluşur. Pistonların altındaki silindirlerdeki boşluk genellikle madeni yağla doldurulur.
Bir hidrolik makinenin çalışma prensibini anlamak için iletişim kuran damarların ne olduğunu ve Pascal yasasının ne anlama geldiğini hatırlamanız gerekir.
İletişim kuran gemiler
İletişim kuran kaplar, birbirine bağlı olan ve sıvının bir kaptan diğerine serbestçe akabildiği kaplardır. İletişim kuran damarların şekli farklı olabilir. Bağlantılı kaplarda, sıvının serbest yüzeyleri üzerindeki basınçlar aynı ise, aynı yoğunlukta bir sıvı aynı seviyede oluşturulur.
Şekil 1'den yapısal olarak bir hidrolik makinenin farklı yarıçaplara sahip iki iletişim kabından oluştuğunu görüyoruz. Pistonlara herhangi bir kuvvet etki etmediği sürece silindirlerdeki sıvı kolonlarının yükseklikleri aynı olacaktır.
Pascal yasası
Pascal yasası bize, dış kuvvetlerin bir sıvıya uyguladığı basıncın, sıvının tüm noktalarına değişmeden iletildiğini söyler. Birçok hidrolik cihazın hareketi Pascal yasasına dayanmaktadır: presler, fren sistemleri, hidrolik tahrikler, hidrolik güçlendiriciler vb.
Hidrolik presin çalışma prensibi
Pascal yasasına dayanan en basit ve en eski cihazlardan biri, küçük bir $S_1$ alanına sahip bir pistona uygulanan küçük bir $F_1$ kuvvetinin, büyük bir pistona etki eden büyük bir $F_2$ kuvvetine dönüştürüldüğü bir hidrolik prestir. alan $S_2$.
Bir numaralı pistonun yarattığı basınç:
İkinci pistonun sıvıya uyguladığı basınç:
Pistonlar dengedeyse, $p_1$ ve $p_2$ basınçları eşittir, dolayısıyla (1) ve (2) ifadelerinin sağ taraflarını eşitleyebiliriz:
\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\left(3\right).\]
Birinci pistona uygulanan kuvvetin modülünün ne olacağını belirleyelim:
Formül (4)'ten, $F_1$ değerinin kuvvet modülü $F_2$'dan $\frac(S_1)(S_2)$ kat daha büyük olduğunu görüyoruz.
Ve böylece, hidrolik pres kullanarak çok daha büyük bir kuvveti küçük bir kuvvetle dengeleyebilirsiniz. $\frac(F_1)(F_2)$ oranı güçteki artışı gösterir.
Basın böyle çalışır. Sıkıştırılması gereken gövde, büyük bir pistonun üzerine oturan bir platform üzerine yerleştirilir. Küçük bir piston kullanılarak sıvı üzerinde yüksek basınç oluşturulur. Büyük piston, sıkıştırılmış gövdeyle birlikte yükselir, üstlerinde bulunan sabit bir platforma dayanır, gövde sıkıştırılır.
Sıvı, küçük alanlı bir pistonun tekrar tekrar hareket etmesiyle küçük bir silindirden büyük bir silindire pompalanır. Bunu şu şekilde yapıyorlar. Küçük piston yükselir, valf açılır ve sıvı küçük pistonun altındaki boşluğa emilir. Küçük piston, valfe basınç uygulayarak sıvıyı indirdiğinde kapanır, bu da valfi açar ve sıvının büyük kaba akmasını sağlar.
Çözümlü problem örnekleri
örnek 1
Egzersiz yapmak. Küçük bir pistona (alan $S_1=10\ (cm)^2$) $F_1=800$ N kuvveti ile etki edildiğinde, büyük piston üzerinde elde edilen kuvvet uygulanırsa, hidrolik pres için kuvvet kazancı ne olur? ($S_2=1000 \ (cm)^2$) eşittir $F_2=72000\ $ N?
Sürtünme kuvvetleri olmasaydı bu baskının gücünden ne gibi bir kazanç elde edilirdi?
Çözüm. Kuvvet kazancı, alınan kuvvetin modüllerinin uygulanan kuvvete oranıdır:
\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(72000)(800)=90.\]
Hidrolik pres için elde edilen formülü kullanarak:
\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\left(1.1\right),\]
Sürtünme kuvvetlerinin yokluğunda kuvvetteki kazancı bulalım:
\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(S_2)(S_1)=\frac(1000)(10)=100.\]
Cevap. Sürtünme kuvvetlerinin varlığında presteki kuvvet kazancı şuna eşittir: $\frac(F_2)(F_1)=90.$ Sürtünme olmadan şuna eşit olur: $\frac(F_2)(F_1)=100.$
Örnek 2
Egzersiz yapmak. Hidrolik bir kaldırma mekanizması kullanarak $m$ kütlesindeki bir yükü kaldırmalısınız. Küçük piston bir kerede $l$ mesafesini alçaltıyorsa, $t$ zamanında kaç kez ($k$) alçaltılmalıdır? Kaldırma pistonlarının alanlarının oranı şuna eşittir: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). Motor gücü $N$ olduğunda makinenin verimliliği $\eta $ olur.
Çözüm. Hidrolik asansörün çalışmasının prensip şeması Şekil 2'de gösterilmektedir; hidrolik presin çalışmasına benzer.
Sorunu çözmenin temeli olarak, güç ile işi birbirine bağlayan bir ifade kullanıyoruz, ancak aynı zamanda asansörün verimliliğini de hesaba katıyoruz, o zaman güç şuna eşittir:
Yükü kaldırmak amacıyla iş yapılıyor yani yükün potansiyel enerjisindeki değişim olarak bulacağız; yükün yükselmeye başladığı noktadaki enerjisini dikkate alacağız ($E_(p1) )$=0) sıfır potansiyel enerjiye sahip olmak için elimizde:
burada $h$ yükün kaldırıldığı yüksekliktir. Formül (2.1) ve (2.2)'nin sağ taraflarını eşitleyerek yükün kaldırıldığı yüksekliği buluruz:
\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(mg)\left(2,3\right).\]
Küçük bir pistonu hareket ettirirken $F_0$ kuvvetinin yaptığı işi şu şekilde buluruz:
\[A_1=F_0l\ \left(2,4\right),\]
Büyük pistonu yukarı doğru hareket ettiren (varsayımsal gövdeyi sıkıştıran) kuvvetin yaptığı iş şuna eşittir:
\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\to F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ sol(2,5\sağ),\]
burada $L$ büyük pistonun tek vuruşta hareket ettiği mesafedir. (2.5)'ten şunu elde ederiz:
\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\to L=\frac(S_1)(S_2)l\ \left(2,6\right).\]
Piston strok sayısını (küçük pistonun kaç kez alçalacağı veya büyük pistonun kaç kez yükseleceği) bulmak için yükün yüksekliği, büyük pistonun bir strokta hareket ettiği mesafeye bölünmelidir:
Cevap.$k=\frac(\eta Ntn)(mgl)$
Dikkat! Site yönetimi, metodolojik gelişmelerin içeriğinden ve geliştirmenin Federal Devlet Eğitim Standardına uygunluğundan sorumlu değildir.
- Katılımcı: Kolesnikov Maxim Igorevich
- Başkan: Shcherbinina Galina Gennadievna
giriiş
Pascal yasası 1663'te tanındı. 750.000 kPa'nın üzerinde basınca sahip süper preslerin, hidrolik tahrikin yaratılmasının temelini oluşturan bu keşif, modern jet uçaklarını, uzay gemilerini, sayısal olarak kontrol edilen makineleri, güçlü damperli kamyonları kontrol eden hidrolik otomasyonun ortaya çıkmasına yol açtı. madencilik biçerdöverleri, presler ve ekskavatörler... Böylece Pascal yasası modern dünyada büyük uygulama alanı buldu. Ancak tüm bu mekanizmalar oldukça karmaşık ve hantal, bu yüzden etrafımız sarıldığında "antik çağa" zaman harcamanın aptalca olduğuna inanan sınıf arkadaşlarımı ve kendimi ikna etmek için Pascal yasasına dayalı cihazlar yaratmak istedim. modern cihazlarla bu konunun hala ilginç ve alakalı olduğunu gösteriyor. Ayrıca kendi yarattığı cihazlar kural olarak ilgi uyandırır, düşündürür, hayal kurar ve hatta "derin antik çağ" keşiflerine farklı gözlerle bakar.
Nesne Araştırmam Pascal yasasıdır.
Çalışmanın amacı: Pascal yasasının deneysel olarak doğrulanması.
Hipotez: Pascal kanunu bilgisi inşaat ekipmanı tasarımında faydalı olabilir.
İşin pratik önemi:Çalışmam bir ortaokulun 7. sınıfındaki fizik derslerinde gösterime yönelik deneyler sunmaktadır. Geliştirilen deneyler hem sınıfta fenomenleri incelerken (bunun fizik çalışırken bazı kavramların oluşturulmasına yardımcı olacağını umuyorum) hem de öğrenciler için ev ödevi olarak gösterilebilir.
Önerilen kurulumlar evrenseldir; bir kurulum birden fazla deneyi göstermek için kullanılabilir.
1. Bölüm. Tüm saygınlığımız düşünme yeteneğindedir
Blaise Pascal (1623-1662) – Fransız matematikçi, tamirci, fizikçi, yazar ve filozof. Fransız edebiyatının bir klasiği, matematiksel analizin, olasılık teorisinin ve projektif geometrinin kurucularından biri, bilgisayar teknolojisinin ilk örneklerinin yaratıcısı, hidrostatik temel yasasının yazarı. Pascal, hidrostatiğin temel yasasını oluşturarak fizik tarihine girdi ve Toricelli'nin atmosfer basıncının varlığına ilişkin varsayımını doğruladı. SI basınç birimine Pascal'ın adı verilmiştir. Pascal kanunu, bir sıvı veya gaza uygulanan basıncın her yöne değişmeden herhangi bir noktaya iletildiğini belirtir. Ünlü Arşimet yasası bile Pascal yasasının özel bir durumudur.
Pascal yasası, sıvıların ve gazların özellikleri kullanılarak açıklanabilir: bir kabın duvarlarına çarpan sıvı ve gaz molekülleri basınç oluşturur. Molekül konsantrasyonunun artması (azalması) ile basınç artar (azalır).
Pascal yasasının işleyişini anlamak için kullanılabilecek yaygın bir sorun var: Bir tüfekle ateşlendiğinde, haşlanmış yumurtada bir delik oluşur, çünkü bu yumurtadaki basınç yalnızca hareketi yönünde iletilir. Pascal yasasına göre sıvı içindeki bir merminin basıncı her yöne eşit olarak iletildiği için çiğ yumurta parçalara ayrılır.
Bu arada, Pascal'ın deneyleri sırasında keşfettiği yasayı kullanarak bir şırınga ve hidrolik pres icat ettiği biliniyor.
Pascal yasasının pratik önemi
Birçok mekanizmanın çalışması Pascal yasasına dayanmaktadır; aksi halde, gazın sıkıştırılabilirlik ve basıncı her yöne eşit olarak iletme yeteneği gibi özellikleri, çeşitli teknik cihazların tasarımında geniş uygulama alanı bulmuştur.
- Bu nedenle, bir denizaltıda onu derinlikten kaldırmak için basınçlı hava kullanılır. Dalış sırasında denizaltının içindeki özel tanklar suyla doldurulur. Teknenin ağırlığı artar ve batar. Tekneyi kaldırmak için bu tanklara suyun yerini değiştiren basınçlı hava pompalanır. Teknenin ağırlığı azalıyor ve yüzüyor.
Şekil 1. Denizaltı yüzeyde: ana balast tankları (CBT) dolu değil
İncir. 2. Denizaltı su altında kaldı: Merkez Şehir Hastanesi suyla doldu
- Basınçlı hava kullanan cihazlara pnömatik denir. Bunlar arasında örneğin asfalt açmak, donmuş toprağı gevşetmek ve kayaları kırmak için kullanılan bir kırıcı bulunur. Basınçlı havanın etkisi altında, bir kaya matkabının tepe noktası dakikada 1000-1500 büyük yıkıcı kuvvet darbesi yapar.
- Üretimde metallerin dövülmesi ve işlenmesi için pnömatik çekiç ve pnömatik pres kullanılır.
- Havalı frenler kamyonlarda ve demiryolu araçlarında kullanılır. Metro vagonlarında kapılar basınçlı hava kullanılarak açılıp kapatılmaktadır. Taşımacılıkta havalı sistemlerin kullanılması, sistemden hava sızsa bile kompresörün çalışması nedeniyle tekrar doldurulacağı ve sistemin düzgün çalışacağından kaynaklanmaktadır.
- Bir ekskavatörün çalışması aynı zamanda hidrolik silindirlerin bomları ve kepçeyi tahrik etmek için kullanıldığı Pascal yasasına da dayanmaktadır.
Bölüm 2. Bilimin ruhu, keşiflerinin pratik uygulamasıdır
Deney 1 (video, sunumda bu cihazın çalışma prensibini modelleme yöntemi)
Pascal yasasının etkisi, eşit şekilde sıvı (su) ile doldurulmuş, birbirine bağlı iki sol ve sağ silindirden oluşan bir laboratuvar hidrolik presinin çalışmasında gözlemlenebilir. Bu silindirlerdeki sıvı seviyesini gösteren tapalar (ağırlıklar) siyah renkle vurgulanmıştır.
Pirinç. 3 Hidrolik presin diyagramı
Pirinç. 4. Hidrolik presin uygulanması
Burada ne oldu? Sıvıyı bu silindirden sağ silindire doğru zorlayan sol silindirdeki tapaya bastırdık, bunun sonucunda aşağıdan sıvı basıncı yaşayan sağ silindirdeki tapa yükseldi. Böylece sıvı basıncı iletir.
Aynı deneyi evde biraz farklı bir biçimde gerçekleştirdim: birbirine bağlı iki silindirden oluşan bir deneyin gösterimi - birbirine bağlı ve sıvı suyla doldurulmuş tıbbi şırıngalar.
Hidrolik presin tasarımı ve çalışma prensibi ortaokul 7. sınıf ders kitabında anlatılmaktadır.
Deney 2 (bu cihazın montajını bir sunumda göstermek için modelleme yöntemini kullanan video)
Önceki deneyin geliştirilmesinde, Pascal yasasını göstermek için, temeli su ile dolu piston silindirlerinden oluşan ahşap bir mini ekskavatörün modelini de monte ettim. İlginç bir şekilde, ekskavatörün bomunu ve kepçesini kaldıran ve indiren pistonlar olarak, yasasını doğrulamak için bizzat Blaise Pascal tarafından icat edilen tıbbi şırıngaları kullandım.
Yani sistem, 20 ml'lik sıradan tıbbi şırıngalardan (kontrol kollarının işlevi) ve aynı 5 ml'lik şırıngalardan (pistonların işlevi) oluşur. Bu şırıngaları sıvı – su ile doldurdum. Şırıngaları bağlamak için damlalık sistemi kullanıldı (sızdırmazlığı sağlar).
Bu sistemin çalışması için kolu tek bir yere bastırıyoruz, su basıncı pistona, tapaya iletiliyor, tapa yükseliyor - ekskavatör hareket etmeye başlıyor, ekskavatör bomu ve kepçesi indirilip kaldırılıyor.
Bu deney, A.V. Peryshkin'in 7. sınıf ders kitabının § 36, sayfa 87'sinden sonraki soruyu yanıtlayarak gösterilebilir: "Sıvılar ve gazlar tarafından basınç aktarımının özelliğini göstermek için hangi deneyim kullanılabilir?" Deney ayrıca şu açıdan da ilginçtir: Kullanılan malzemelerin mevcudiyeti ve Pascal yasasının pratik uygulaması açısından bakış açısı.
Deneyim 3 (video)
İçinde çok sayıda küçük delik bulunan içi boş bir topu (pipet) bir piston (şırınga) yardımıyla tüpe takalım.
Balonu suyla doldurun ve pistona basın. Tüpteki basınç artacak, tüm deliklerden su akmaya başlayacak ve tüm su akışlarındaki su basıncı aynı olacaktır.
Su yerine duman kullanırsanız aynı sonuç elde edilebilir.
Bu deney Pascal yasasının klasik bir gösterimidir, ancak her öğrencinin erişebileceği materyallerin kullanılması deneyi özellikle etkili ve akılda kalıcı kılmaktadır.
Benzer bir deneyim, ortaokullara yönelik 7. sınıf ders kitaplarında anlatılıyor ve yorumlanıyor:
Çözüm
Yarışmaya hazırlanırken ben:
- seçtiğim konuyla ilgili teorik materyal çalıştım;
- ev yapımı aletler yarattı ve aşağıdaki modeller üzerinde Pascal yasasını deneysel olarak test etti: bir hidrolik pres modeli, bir ekskavatör modeli.
sonuçlar
17. yüzyılda keşfedilen Pascal yasası, günümüzde insan çalışmasını kolaylaştıran teknik cihaz ve mekanizmaların tasarımında alakalı ve yaygın olarak kullanılmaktadır.
Topladığım kurulumların arkadaşlarımın ve sınıf arkadaşlarımın ilgisini çekeceğini ve fizik yasalarını daha iyi anlamama yardımcı olacağını umuyorum.
Presler (krikolar) gibi birçok hidrolik makinenin hareketi Pascal yasasına dayanmaktadır.
Hidrolik baskı(kriko) numune malzemesini sıkıştırmak veya ağır nesneleri kaldırmak için gerekli olan büyük kuvvetleri oluşturmak için kullanılır. Pres iki bağlantılı kaptan oluşur - farklı kesit alanlarına sahip, sıvıyla (yağ veya su) doldurulmuş ve üst kısmı pistonlarla kapatılmış silindirler. Sapa uygulanan basınç (kol, Şekil 2.8, sayfa 70). Pascal yasasına göre küçük çaplı bir pistona uygulanan kuvvet, daha büyük çaplı bir pistona aktarılır; bu piston yukarı doğru hareket eder ve faydalı iş yapar.
Gösterimi tanıtalım: F, baskı koluna etki eden kuvvet olsun, F1- alanlı 1 numaralı küçük pistona etki eden kuvvet S 1, F 2– alanlı 2 numaralı büyük piston tarafından geliştirilen kuvvet S2. Hidrolik presin çalışma prensibinin analitik gösterimi aşağıdaki gibidir:
.
Pirinç. 2.8. Hidrolik baskı
Boşlukları kapatan baskı manşetlerindeki sürtünmenin hesaba katılması gerekiyorsa, aşağıdaki ilişki presin verimlilik faktörünü η dikkate alır:
Hidrolik akümülatör(Şekil 2.9, s. 71), daha sonra ihtiyaç duyulduğunda tüketilen sıvının potansiyel enerjisini biriktirmeye yarar. Bu tip akü, örneğin kilitleri ve hidrolik asansörleri çalıştırırken kısa süreli çalışma yapılması gerektiğinde kullanılır.
Akümülatör, ağırlıkları olan sarmal bir silindir ve sabit bir pistondan oluşur. Silindir, onu tasarım yüksekliğine yükselten bir pompa kullanılarak çalışma sıvısıyla doldurulur. H.
Pilin çalışması için enerji rezervi şuna eşittir:
G- ağırlıklarla birlikte silindirin ağırlığı; L– yük kaldırma yüksekliği.
Pistonu kaldırmak için silindire aşağıdaki hacimde sıvı pompalamak gerekir:
Nerede S - silindirin kesit alanı.
Yük kaldırma kuvveti:
Nerede P– silindirdeki basınç.
Daha sonra yükü kaldırmak için harcanan iş:
A = GL=pV.
Pirinç. 2.9. Hidrolik akümülatör
Yeterlik pil:
Karikatürist yağlama cihazlarının vb. yağ hatlarındaki basıncı artırmaya yarar.
Tasarımdaki en basit çarpan, bir silindir, çubuklu bir piston ve piston ve çubuk için salmastra contalarından oluşur (Şekil 2.10).
Pirinç. 2.10. Karikatürist
Konteynere A Sıvı, pistonun arkasından bir miktar basınç altında beslenir sayfa 1 pistonu kuvvetle dışarı iten şey:
D– silindirin iç yüzeyinin çapı.
Piston ve çubuğun hareketine kuvvetler direnç gösterir
Nerede f 1, f 2- sızdırmazlık halkalarının sürtünme katsayıları; n 1, n 2 b 1, b 2– sızdırmazlık halkası sayısı; D- çap.
Sonuçta pistona etki eden kuvvet, pistonun arkasındaki B boşluğundaki sıvı üzerinde basınç oluşturur. Pistonun arkasındaki basınç alanı pistonun önüne göre daha küçük olduğundan bu boşluktaki sıvı basıncı daha büyük olacaktır.