პასკალის კანონის საინჟინრო გამოყენება. კითხვა. ჰიდრავლიკური წნეხი, მუშაობის პრინციპი და დიზაინის სქემა პასკალის კანონი და მისი გამოყენება ჰიდრავლიკური პრესა

ყურადღება! საიტის ადმინისტრაცია არ არის პასუხისმგებელი შინაარსზე მეთოდოლოგიური განვითარება, ასევე ფედერალური სახელმწიფო განათლების სტანდარტის შემუშავების მიზნით.

• მონაწილე: კოლესნიკოვი მაქსიმ იგორევიჩი
• ხელმძღვანელი: შჩერბინინა გალინა გენადიევნა

შესავალი

პასკალის კანონი ცნობილი გახდა 1663 წელს. სწორედ ამ აღმოჩენამ საფუძველი ჩაუყარა 750 000 კპა-ზე მეტი წნევით სუპერპრესების შექმნას, ჰიდრავლიკური ამძრავი, რამაც თავის მხრივ გამოიწვია ჰიდრავლიკური ავტომატიზაციის გაჩენა, რომელიც აკონტროლებს თანამედროვე თვითმფრინავებს. კოსმოსური ხომალდები, რიცხობრივად კონტროლირებადი მანქანები, მძლავრი ნაგავსაყრელი, სამთო კომბაინები, პრესები, ექსკავატორები... ამრიგად, პასკალის კანონმა დიდი გამოყენება ჰპოვა თანამედროვე სამყარო. თუმცა, ყველა ეს მექანიზმი საკმაოდ რთული და შრომატევადია, ამიტომ მსურდა პასკალის კანონზე დაფუძნებული მოწყობილობების შექმნა, რათა დამერწმუნებინა ჩემი თავი და დამერწმუნებინა ჩემი კლასელები, რომელთაგან ბევრი თვლის, რომ სისულელეა დროის დაკარგვა „სიძველზე“, როცა გარშემორტყმული ვართ. თანამედროვე მოწყობილობებით, რომ ეს თემა ჯერ კიდევ საინტერესო და აქტუალურია. გარდა ამისა, საკუთარი თავის მიერ შექმნილი მოწყობილობები, როგორც წესი, იწვევს ინტერესს, აფიქრებინებს, ფანტაზიორებს და სხვა თვალითაც კი უყურებს „ღრმა სიძველის“ აღმოჩენებს.

ობიექტიჩემი კვლევა პასკალის კანონია.

სამუშაოს მიზანი:პასკალის კანონის ექსპერიმენტული დადასტურება.

ჰიპოთეზა:პასკალის კანონის ცოდნა შეიძლება სასარგებლო იყოს სამშენებლო აღჭურვილობის დიზაინისთვის.

სამუშაოს პრაქტიკული მნიშვნელობა:ჩემი ნამუშევარი წარმოგიდგენთ ექსპერიმენტებს ზოგადსაგანმანათლებლო სკოლის მე-7 კლასში ფიზიკის გაკვეთილებზე საჩვენებლად. შემუშავებული ექსპერიმენტების ჩვენება შესაძლებელია როგორც კლასში ფენომენების შესწავლისას (ვიმედოვნებ, რომ ეს ხელს შეუწყობს გარკვეული ცნებების ჩამოყალიბებას ფიზიკის შესწავლისას), ასევე როგორც საშინაო დავალება სტუდენტებისთვის.

შემოთავაზებული დანადგარები უნივერსალურია. ერთი ინსტალაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას რამდენიმე ექსპერიმენტის საჩვენებლად.

თავი 1. მთელი ჩვენი ღირსება აზროვნების უნარშია

ბლეზ პასკალი (1623-1662) - ფრანგი მათემატიკოსი, მექანიკოსი, ფიზიკოსი, მწერალი და ფილოსოფოსი. ფრანგული ლიტერატურის კლასიკოსი, ერთ-ერთი დამაარსებელი მათემატიკური ანალიზი, ალბათობის თეორია და პროექციული გეომეტრია, გამოთვლითი ტექნოლოგიის პირველი მაგალითების შემქმნელი, ჰიდროსტატიკის ძირითადი კანონის ავტორი. პასკალი ფიზიკის ისტორიაში შევიდა ჰიდროსტატიკის ფუნდამენტური კანონის დამყარებით და დაადასტურა ტორიჩელის ვარაუდი ატმოსფერული წნევის არსებობის შესახებ. SI წნევის ერთეულს პასკალის სახელი ეწოდა. პასკალის კანონი ამბობს, რომ სითხეზე ან გაზზე განხორციელებული წნევა გადაეცემა ნებისმიერ წერტილს ყველა მიმართულებით ცვლილების გარეშე. არქიმედეს ცნობილი კანონიც კი არის განსაკუთრებული შემთხვევაპასკალის კანონი.

პასკალის კანონი შეიძლება აიხსნას სითხეებისა და აირების თვისებების გამოყენებით, კერძოდ: სითხისა და აირის მოლეკულები, რომლებიც ეჯახებიან კონტეინერის კედლებს, ქმნიან წნევას. წნევა იზრდება (მცირდება) მოლეკულების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად.

არსებობს ფართოდ გავრცელებული პრობლემა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას პასკალის კანონის მოქმედების გასაგებად: თოფიდან გასროლისას მოხარშულ კვერცხში ხვრელი წარმოიქმნება, ვინაიდან ამ კვერცხში წნევა გადაეცემა მხოლოდ მისი მოძრაობის მიმართულებით. უმი კვერცხი იშლება ნაჭრებად, რადგან სითხეში ტყვიის წნევა, პასკალის კანონის თანახმად, თანაბრად გადადის ყველა მიმართულებით.

სხვათა შორის, ცნობილია, რომ თავად პასკალმა, მის მიერ აღმოჩენილი კანონის გამოყენებით, ექსპერიმენტების დროს გამოიგონა შპრიცი და ჰიდრავლიკური პრესა.

პასკალის კანონის პრაქტიკული მნიშვნელობა

მრავალი მექანიზმის მოქმედება ემყარება პასკალის კანონს განსხვავებულად, გაზის ისეთმა თვისებებმა, როგორიცაა შეკუმშვა და წნევის ყველა მიმართულებით თანაბრად გადაცემის უნარი, ჰპოვა ფართო გამოყენება სხვადასხვა დიზაინში; ტექნიკური მოწყობილობები.

1. ამრიგად, შეკუმშული ჰაერი გამოიყენება წყალქვეშა ნავში მისი სიღრმიდან ასამაღლებლად. ჩაყვინთვისას წყალქვეშა ნავის შიგნით სპეციალური ტანკები ივსება წყლით. ნავის წონა იმატებს და იძირება. ნავის ასაწევად ამ ავზებში შეკუმშული ჰაერი ჩაედინება, რაც წყალს ანაცვლებს. ნავის მასა მცირდება და ის მაღლა ცურავს.

ნახ.1.წყალქვეშა ნავი ზედაპირზეა: ძირითადი ბალასტური ტანკები (CBT) არ არის სავსე

ნახ.2.წყალქვეშა ნავი წყალქვეშა მდგომარეობაში: ცენტრალური საქალაქო საავადმყოფო წყლით იყო სავსე

1. მოწყობილობებს, რომლებიც იყენებენ შეკუმშულ ჰაერს, ეწოდება პნევმატური. მათ შორისაა, მაგალითად, ჯაკჰამერი, რომელიც გამოიყენება ასფალტის გასახსნელად, გაყინული ნიადაგის გასაფხვიერებლად და ქანების დასამსხვრევად. შეკუმშული ჰაერის გავლენის ქვეშ, მაჯის პიკი წუთში 1000-1500 დარტყმას აკეთებს დიდი დამანგრეველი ძალის.

1. წარმოებაში პნევმატური ჩაქუჩი და პნევმატური პრესა გამოიყენება ლითონების გაყალბებისა და დასამუშავებლად.

1. სატვირთო მანქანებში და სარკინიგზო ტრანსპორტიგამოიყენება პნევმატური მუხრუჭი. მეტროს ვაგონებში კარები იღება და იხურება შეკუმშული ჰაერით. საჰაერო სისტემების გამოყენება ტრანსპორტში განპირობებულია იმით, რომ სისტემიდან ჰაერის გაჟონვის შემთხვევაშიც კი კომპრესორის მუშაობის გამო შეივსება და სისტემა გამართულად იმუშავებს.
2. ექსკავატორის მუშაობა ასევე ემყარება პასკალის კანონს, სადაც ჰიდრავლიკური ცილინდრები გამოიყენება მისი ბუმებისა და თაიგულების გადასაადგილებლად.

თავი 2. მეცნიერების სული მისი აღმოჩენების პრაქტიკული გამოყენებაა

ექსპერიმენტი 1 (ვიდეო, ამ მოწყობილობის მუშაობის პრინციპის მოდელირების მეთოდი პრეზენტაციაზე)

პასკალის კანონის მოქმედება შეიძლება შეინიშნოს ლაბორატორიული ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობაში, რომელიც შედგება ორი დაკავშირებული მარცხენა და მარჯვენა ცილინდრისგან, ერთნაირად სავსე სითხით (წყლით). ამ ცილინდრებში სითხის დონის აღმნიშვნელი სანთლები (წონები) ხაზგასმულია შავით.

ბრინჯი. 3 ჰიდრავლიკური პრესის დიაგრამა

ბრინჯი. 4. ჰიდრავლიკური პრესის გამოყენება

რა მოხდა აქ? ჩვენ დავაჭირეთ მარცხენა ცილინდრის შტეფსელს, რამაც აიძულა სითხე ამ ცილინდრიდან გამოსულიყო მარჯვენა ცილინდრისკენ, რის შედეგადაც მარჯვენა ცილინდრის დანამატი, რომელიც განიცდიდა სითხის წნევას ქვემოდან, გაიზარდა. ამრიგად, სითხე გადასცემს წნევას.

მე ჩავატარე იგივე ექსპერიმენტი, მხოლოდ ოდნავ განსხვავებული ფორმით, სახლში: ექსპერიმენტის დემონსტრირება ორი ერთმანეთთან დაკავშირებული ცილინდრით - სამედიცინო შპრიცები, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან და სავსეა თხევადი წყლით.

ჰიდრავლიკური პრესის დიზაინი და მუშაობის პრინციპი აღწერილია საშუალო სკოლების მე-7 კლასის სახელმძღვანელოში.

ექსპერიმენტი 2 (ვიდეო, მოდელირების მეთოდის გამოყენებით ამ მოწყობილობის აწყობის დემონსტრირება პრეზენტაციაზე)

წინა ექსპერიმენტის შემუშავებისას, პასკალის კანონის საჩვენებლად, მე ასევე ავაწყე ხის მინი ექსკავატორის მოდელი, რომლის საფუძველია წყლით სავსე დგუშის ცილინდრები. საინტერესოა, რომ როგორც დგუშები, რომლებიც აწევენ და ამცირებენ ექსკავატორის ბუმს და ვედროს, მე გამოვიყენე სამედიცინო შპრიცები, რომლებიც გამოიგონა თავად ბლეზ პასკალმა მისი კანონის დასადასტურებლად.

ასე რომ, სისტემა შედგება ჩვეულებრივი სამედიცინო შპრიცებისგან 20 მლ (საკონტროლო ბერკეტების ფუნქცია) და იგივე შპრიცები 5 მლ (დგუშების ფუნქცია). ეს შპრიცები ავავსე სითხით - წყლით. შპრიცების დასაკავშირებლად გამოყენებული იყო საწვეთური სისტემა (უზრუნველყოფს დალუქვას).

იმისთვის, რომ ამ სისტემამ იმუშაოს, ბერკეტს ერთ ადგილას ვაჭერთ, წყლის წნევა გადაეცემა დგუშს, შტეფსელზე, შტეფსელი ადის - ექსკავატორი იწყებს მოძრაობას, ექსკავატორის ბუმი და ვედრო ქვევით და ამაღლებულია.

ამ ექსპერიმენტის დემონსტრირება შესაძლებელია A.V.-ს მე-7 კლასის სახელმძღვანელოს § 36, გვერდი 87: „რა გამოცდილება შეიძლება გამოვიყენოთ სითხეებისა და გაზების მიერ წნევის გადაცემის თავისებურებების დასადგენად?“ გამოყენებული მასალების ხელმისაწვდომობის თვალსაზრისით და პრაქტიკული გამოყენებაპასკალის კანონი.

გამოცდილება 3 (ვიდეო)

მილზე დგუშით (შპრიცით) დავამაგროთ ღრუ ბურთულა (პიპეტი) მრავალი პატარა ნახვრეტით.

შეავსეთ ბუშტი წყლით და დააჭირეთ დგუშის. წნევა მილში გაიზრდება, წყალი დაიწყებს ჩაღვრას ყველა ხვრელში და წყლის წნევა წყლის ყველა ნაკადში იგივე იქნება.

იგივე შედეგის მიღება შესაძლებელია, თუ წყლის ნაცვლად კვამლს იყენებთ.

ეს ექსპერიმენტი პასკალის კანონის კლასიკური დემონსტრირებაა, მაგრამ თითოეული მოსწავლისთვის ხელმისაწვდომი მასალების გამოყენება მას განსაკუთრებით ეფექტურს და დასამახსოვრებელს ხდის.

მსგავსი გამოცდილება აღწერილია და კომენტირებულია მე-7 კლასის სახელმძღვანელოში საშუალო სკოლებისთვის,

დასკვნა

კონკურსისთვის მომზადებისას მე:

• შევისწავლე თეორიული მასალა ჩემს მიერ არჩეულ თემაზე;
• შექმნილი ხელნაკეთი მოწყობილობებიდა ჩაატარა პასკალის კანონის ექსპერიმენტული ტესტი შემდეგ მოდელებზე: ჰიდრავლიკური პრესის მოდელი, ექსკავატორის მოდელი.

დასკვნები

მე-17 საუკუნეში აღმოჩენილი პასკალის კანონი აქტუალური და ფართოდ გამოიყენება ჩვენს დროში ტექნიკური მოწყობილობებისა და მექანიზმების დიზაინში, რომლებიც ხელს უწყობენ ადამიანის მუშაობას.

იმედი მაქვს, რომ ჩემს მიერ შეგროვებული ინსტალაციები საინტერესო იქნება ჩემი მეგობრებისა და კლასელებისთვის და დამეხმარება ფიზიკის კანონების უკეთ გააზრებაში.

2.5.2. უმარტივესი ჰიდრავლიკური მანქანები.

ჰიდრავლიკური პრესა. კარიკატურისტი

2.5.1. წნევის საზომი ხელსაწყოები

პიეზომეტრები.მოდით ჩავუღრმავოთ ორივე ბოლოდან გახსნილი მინის მილები "აბსოლუტურად" დასასვენებელ სითხეში ისე, რომ ისინი ქვედა ბოლოებიდაემთხვა წერტილებს და (სურ. 2.11). ორივე მილში ღია ბოლოებით, სითხე აიწევს ერთსა და იმავე სიმაღლეზე, რომელიც იწევს წყლის სიბრტყეზე საცნობარო სიბრტყესთან შედარებით. ეს სიმაღლე უდრის მთლიანი ჰიდროსტატიკური ხელმძღვანელის სიმაღლეს, რომელიც იზომება არა აბსოლუტური წნევით, არამედ ჭარბი წნევით.

სურ.2.11. წნევის განაწილების კანონი

"აბსოლუტურად" სტაციონარული სითხეში

ასეთ მილებს, ორივე ბოლოში გახსნილ, გამიზნულს წნევის გასაზომად, უფრო ზუსტად პიეზომეტრიული სიმაღლის გასაზომად, პიეზომეტრებს ან პიეზომეტრულ მილებს უწოდებენ.

პიეზომეტრები შესაფერისია შედარებით დაბალი წნევის გასაზომად, რადგან... უკვე მილში წყალთან ერთად ის 10 მ სიმაღლეზე აიწევს, ხოლო 0,8 ფარდობითი წონის მინერალური ზეთი 12,5 მ-მდე.

დიფერენციალური წნევის მრიცხველები.ორ წერტილში წნევის სხვაობის გასაზომად გამოიყენება დიფერენციალური წნევის ლიანდაგები, რომელთაგან უმარტივესი არის ფორმის წნევის ლიანდაგი (ნახ. 2.12).

ბრინჯი. 2.12. დიფერენციალური წნევის საზომი

დიფერენციალური წნევის ლიანდაგს შეუძლია გაზომოს ორივე ჭარბი (ნახ. 2.11, ა) და ვაკუუმის წნევა (ნახ. 2.11, ბ). თუ ასეთი წნევის მრიცხველის გამოყენებით, რომელიც ჩვეულებრივ ივსება ვერცხლისწყლით, იზომება წნევისა და სიმკვრივის სხვაობა სითხეში, რომელიც მთლიანად ავსებს დამაკავშირებელ მილებს, მაშინ

გაზის მცირე წნევის გაზომვისას ვერცხლისწყლის ნაცვლად გამოიყენება ალკოჰოლი, ნავთი, წყალი და ა.შ.

პიეზომეტრები და დიფერენციალური წნევის ლიანდაგები გამოიყენება წნევის გასაზომად არა მხოლოდ მოსვენებულ სითხეში, არამედ ნაკადშიც.

0,2-0,3-ზე მეტი წნევის გასაზომად გამოიყენება მექანიკური წნევის ლიანდაგები - ზამბარა ან მემბრანა. მათი მოქმედების პრინციპი ემყარება გაზომილი წნევის გავლენის ქვეშ ღრუ წყაროს ან მემბრანის დეფორმაციას. მექანიზმის მეშვეობით ეს დეფორმაცია გადაეცემა ისარს, რომელიც აჩვენებს ციფერბლატზე გაზომილი წნევის რაოდენობას.

მექანიკურ წნევის მრიცხველებთან ერთად გამოიყენება ელექტრო წნევის მრიცხველები. მემბრანა გამოიყენება როგორც მგრძნობიარე ელემენტი (სენსორი) ელექტრომანომეტრში. გაზომილი წნევის გავლენით მემბრანა დეფორმირდება და გადამცემი მექანიზმის მეშვეობით მოძრაობს პოტენციომეტრის სლაიდერს, რომელიც მაჩვენებელთან ერთად შედის ელექტრულ წრეში.

წნევის ერთეულის თანაფარდობა:

1ზე = 1კგფ/სმ 2 =10 მ წყალი ქ. = 736,6 მმ Hg. ხელოვნება. = 98066.5 პა 10 5 პა.

1 კპა = 10 3 პა; 1 მპა = 10 6 პა.

ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს (0,1033 მპა) სიმაღლე არის 10,33 მ წყლისთვის, 13,8 მ ბენზინისთვის (= 750 კგ/მ3), ვერცხლისწყლის 0,760 მ და ა.შ.

2.5.2. უმარტივესი ჰიდრავლიკური მანქანები. ჰიდრავლიკური პრესა. კარიკატურისტი

ჰიდრავლიკური პრესა. პრესა გამოიყენება ტექნოლოგიაში დიდი კომპრესიული ძალების შესაქმნელად, რაც ტექნოლოგიაში აუცილებელია ლითონების წნევით დამუშავებისას, დაჭერით, შტამპით, ბრიკეტით, სხვადასხვა მასალის გამოცდისას და ა.შ.

საწნახელი შედგება დგუშებით ურთიერთდაკავშირებული ცილინდრებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია მილსადენით (ნახ. 2.13).

ბრინჯი. 2.13. ჰიდრავლიკური პრესის დიაგრამა

ერთ-ერთ გემს აქვს ფართობი, რომელიც ნაკლებია მეორე გემის ფართობზე. თუ ძალა გამოიყენება დგუშის 1 გემში, მაშინ მის ქვეშ იქმნება ჰიდროსტატიკური წნევა, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით.

პასკალის კანონის მიხედვით, წნევა გადაეცემა სითხის ყველა წერტილს, მათ შორის ფართობს. ეს ქმნის ძალას

გამოხატვის მეშვეობით, ჩვენ ვიღებთ

ამრიგად, ძალა იმდენჯერ აღემატება დგუშზე მოქმედ ძალას მცირე მონაკვეთზე, რამდენჯერაც ფართობი მეტია ფართობზე.

ძალა ჩვეულებრივ იქმნება დგუშის ტუმბოს გამოყენებით, რომელიც აწვდის სითხეს (ზეთს, ემულსიას) პრესის კამერაში. ძალას შეუძლია დააჭიროს პროდუქტს, რომელიც მდებარეობს დგუშისა და სტაციონარული პლატფორმას შორის. პრაქტიკულად განვითარებული ძალა ნაკლებია დგუშებსა და ცილინდრებს შორის ხახუნის ძალაზე. ამ შემცირებას ითვალისწინებს პრესის ეფექტურობა -. თანამედროვე ჰიდრავლიკური წნეხი ავითარებს ძალას 100000 ტონამდე ან მეტს.

განმარტება

ჰიდრავლიკური პრესაარის მანქანა, რომელიც მუშაობს მოძრაობისა და სითხეების წონასწორობის კანონების საფუძველზე.

პასკალის კანონი ემყარება ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის პრინციპს. ამ მოწყობილობის სახელი მომდინარეობს ბერძნული სიტყვიდან ჰიდრავლიკა - წყალი. ჰიდრავლიკური პრესა არის ჰიდრავლიკური მანქანა, რომელიც გამოიყენება დაწნეხვისთვის (გაწურვისთვის). ჰიდრავლიკური პრესა გამოიყენება იქ, სადაც მეტი ძალაა საჭირო, მაგალითად, თესლიდან ზეთის გამოწურვისას. თანამედროვე ჰიდრავლიკური წნეხების გამოყენებით ძალების მიღწევა შესაძლებელია $(10)^8$ნიუტონამდე.

ჰიდრავლიკური მანქანის საფუძველი შედგება დგუშებით სხვადასხვა რადიუსის ორი ცილინდრისგან (ნახ. 1), რომლებიც დაკავშირებულია მილით. დგუშების ქვეშ ცილინდრებში სივრცე ჩვეულებრივ ივსება მინერალური ზეთით.

იმისათვის, რომ გაიგოთ ჰიდრავლიკური მანქანის მუშაობის პრინციპი, უნდა გახსოვდეთ რა არის კომუნიკაციური ჭურჭელი და რას ნიშნავს პასკალის კანონი.

საკომუნიკაციო გემები

დამაკავშირებელი ჭურჭელი არის ერთმანეთთან დაკავშირებული ჭურჭელი და რომლებშიც სითხე თავისუფლად მიედინება ერთი ჭურჭლიდან მეორეში. საკომუნიკაციო გემების ფორმა შეიძლება განსხვავებული იყოს. საკომუნიკაციო ჭურჭელში, იმავე სიმკვრივის სითხე იქმნება იმავე დონეზე, თუ წნევა მაღალია თავისუფალი ზედაპირებისითხეები იგივეა.

ნახ. 1-დან ჩვენ ვხედავთ, რომ სტრუქტურულად, ჰიდრავლიკური მანქანა შედგება სხვადასხვა რადიუსის ორი კომუნიკაციური ჭურჭლისგან. ცილინდრებში თხევადი სვეტების სიმაღლეები იგივე იქნება, თუ დგუშებზე ძალები არ მოქმედებს.

პასკალის კანონი

პასკალის კანონი გვეუბნება, რომ ზეწოლა, რომელსაც გარე ძალები ახდენენ სითხეზე, გადაეცემა მას ყველა წერტილში ცვლილების გარეშე. მრავალი ჰიდრავლიკური მოწყობილობის მოქმედება ეფუძნება პასკალის კანონს: პრესები, სამუხრუჭე სისტემები, ჰიდრავლიკური ამძრავები, ჰიდრავლიკური გამაძლიერებლები და ა.შ.

ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის პრინციპი

პასკალის კანონზე დაფუძნებული ერთ-ერთი უმარტივესი და უძველესი მოწყობილობა არის ჰიდრავლიკური პრესა, რომელშიც დგუშზე მოქმედებს მცირე ძალა $F_1$. მცირე ფართობი$S_1$, გარდაიქმნება დიდ ძალად $F_2$, რომელიც მოქმედებს დიდ ფართობზე $S_2$.

დგუში ნომერ პირველის მიერ შექმნილი წნევა არის:

მეორე დგუშის წნევა სითხეზე არის:

თუ დგუშები წონასწორობაშია, მაშინ ზეწოლა $p_1$ და $p_2$ ტოლია, შესაბამისად, შეგვიძლია გავატოლოთ გამონათქვამების მარჯვენა მხარეები (1) და (2):

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\მარცხენა(3\მარჯვნივ).\]

მოდით განვსაზღვროთ რა იქნება პირველი დგუშის მიმართ გამოყენებული ძალის მოდული:

ფორმულიდან (4), ჩვენ ვხედავთ, რომ $F_1$-ის მნიშვნელობა მეტია ძალის მოდულზე $F_2$ $\frac(S_1)(S_2)$-ჯერ.

ასე რომ, ჰიდრავლიკური პრესის გამოყენებით, შეგიძლიათ დააბალანსოთ გაცილებით დიდი ძალა მცირე ძალით. თანაფარდობა $\frac(F_1)(F_2)$ აჩვენებს სიძლიერის მომატებას.

ასე მუშაობს პრესა. სხეული, რომელიც უნდა შეკუმშოს, მოთავსებულია პლატფორმაზე, რომელიც ეყრდნობა დიდ დგუშს. ისინი ქმნიან პატარა დგუშის გამოყენებით მაღალი წნევასითხემდე. დიდი დგუში, შეკუმშულ სხეულთან ერთად, ამოდის, ეყრდნობა მათ ზემოთ მდებარე სტაციონალურ პლატფორმას, სხეული შეკუმშულია.

პატარა ცილინდრიდან დიდზე სითხე მიედინება მცირე ფართობის დგუშის განმეორებითი მოძრაობით. ისინი ამას აკეთებენ შემდეგნაირად. პატარა დგუში ამოდის, სარქველი იხსნება და სითხე შეიწოვება პატარა დგუშის ქვეშ არსებულ სივრცეში. როდესაც პატარა დგუში სითხეს აქვეითებს, სარქველზე ზეწოლას ახდენს, ის იხურება, რაც ხსნის სარქველს, რაც სითხეს დიდ ჭურჭელში შესვლის საშუალებას აძლევს.

პრობლემების მაგალითები გადაწყვეტილებებით

მაგალითი 1

ვარჯიში.როგორი იქნება ჰიდრავლიკური პრესისთვის ძალაში შესული მომატება, თუ მცირე დგუშზე (ფართი $S_1=10\ (სმ)^2$) მოქმედებისას $F_1=800$ N ძალით, მიღებული ძალა დიდ დგუშზე. ($S_2=1000 \ (სმ)^2$) უდრის $F_2=72000\ $ N?

რა ძალას მიაღწევდა ეს პრესა, თუ არ არსებობდა ხახუნის ძალები?

გამოსავალი.მოქმედი მომატება არის მიღებული ძალის მოდულების თანაფარდობა გამოყენებულ ძალასთან:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(72000)(800)=90.\]

ჰიდრავლიკური პრესისთვის მიღებული ფორმულის გამოყენებით:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\მარცხენა(1.1\მარჯვნივ),\]

მოდი ვიპოვოთ ძალაში არსებული მომატება ხახუნის ძალების არარსებობის შემთხვევაში:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(S_2)(S_1)=\frac(1000)(10)=100.\]

უპასუხე.ხახუნის ძალების არსებობისას პრესაში სიმტკიცის მომატება უდრის $\frac(F_2)(F_1)=90.$ ხახუნის გარეშე უდრის $\frac(F_2)(F_1)=100.$.

მაგალითი 2

ვარჯიში.ჰიდრავლიკის გამოყენება ამწევის მექანიზმი, თქვენ უნდა აწიოთ ტვირთი $m$ მასით. რამდენჯერ ($k$) უნდა ჩამოიწიოს პატარა დგუში $t$ დროში, თუ ის ერთ დროს ამცირებს $l$ მანძილს? ამწე დგუშების ფართობების თანაფარდობა უდრის: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). აპარატის ეფექტურობა არის $\eta $, როდესაც მისი ძრავის სიმძლავრეა $N$.

გამოსავალი. სქემატური დიაგრამაჰიდრავლიკური ლიფტის მუშაობა ნაჩვენებია ნახ. 2-ზე, ის ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის მსგავსია.

პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ვიყენებთ სიმძლავრისა და მუშაობის დამაკავშირებელ გამოთქმას, მაგრამ ამავდროულად ვითვალისწინებთ ამწეობის ეფექტურობას, მაშინ სიმძლავრე უდრის:

სამუშაო შესრულებულია ტვირთის ასაწევად, რაც ნიშნავს, რომ ჩვენ ვიპოვით მას, როგორც ტვირთის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, განვიხილავთ დატვირთვის ენერგიას იმ წერტილში, სადაც ის იწყებს აწევას ($E_(p1)$=; 0) ნულოვანი პოტენციური ენერგია გვაქვს:

სადაც $h$ არის სიმაღლე, რომელზეც აწიეს დატვირთვა. ფორმულების (2.1) და (2.2) მარჯვენა მხარეების გათანაბრება, ჩვენ ვპოულობთ სიმაღლეს, რომელზედაც აიწია დატვირთვა:

\[\eta Nt=mgh\ to h=\frac(\eta Nt)(მგ)\მარცხნივ(2.3\მარჯვნივ).\]

ჩვენ ვპოულობთ $F_0$ ძალით შესრულებულ სამუშაოს პატარა დგუშის გადაადგილებისას, როგორც:

\[A_1=F_0l\ \მარცხნივ(2.4\მარჯვნივ),\]

იმ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, რომელიც ახორციელებს დიდ დგუშის ზემოთ (შეკუმშავს ჰიპოთეტურ სხეულს) ტოლია:

\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\ to F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ მარცხენა (2.5\მარჯვნივ),\]

სადაც $L$ არის მანძილი, რომლითაც დიდი დგუში მოძრაობს ერთი დარტყმით. (2.5)-დან გვაქვს:

\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\ to L=\frac(S_1)(S_2)l\ \მარცხნივ(2.6\მარჯვნივ).\]

დგუშის დარტყმების რაოდენობის დასადგენად (რამდენჯერ დაიწევს პატარა დგუში ან აწევს დიდი), დატვირთვის სიმაღლე უნდა გაიყოს მანძილით, რომლითაც დიდი დგუში მოძრაობს ერთი დარტყმით:

უპასუხე.$k=\frac(\eta Ntn)(მგლ)$

კლასი 7 გაკვეთილი No41 თარიღი

თემა: პასკალის კანონი. ჰიდრავლიკური პრესა.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილი ახალი მასალის შესწავლაზე.

გაკვეთილის მიზნები და ამოცანები:

· საგანმანათლებლო მიზანი -გააცნო პასკალის კანონი , გააფართოვოს და გაიღრმავოს მოსწავლეთა ცოდნა თემაზე „წნევა“, განიხილოს განსხვავება მყარ, სითხესა და აირს შორის; დანერგეთ ახალი კონცეფცია „ჰიდრავლიკური პრესა“, დაეხმარეთ მოსწავლეებს გაიაზრონ მიღებული ცოდნისა და უნარების პრაქტიკული მნიშვნელობა და სარგებლიანობა.

· განვითარების მიზანი -პირობების შექმნა კვლევითი და შემოქმედებითი უნარების განვითარებისათვის; კომუნიკაციისა და თანამშრომლობის უნარები.

· საგანმანათლებლო მიზანი -წვლილი შეიტანოს გონებრივი მუშაობის კულტურის დამკვიდრებაში, შექმნას პირობები შესასწავლი მასალის მიმართ ინტერესის გაზრდისთვის.

აღჭურვილობა:

· პრეზენტაცია, ვიდეო კლიპები

ბარათები ინდივიდუალური დავალებით

გაკვეთილის მიმდინარეობა.

1.ორგ. მომენტი.

სტუდენტების მომზადება კლასში სამუშაოდ. მიღება "ღიმილი"

2. გაკვეთილის მოტივაცია და მიზნებისა და ამოცანების დასახვა.

სლაიდის დემონსტრირება სურათებით. ჩვენი გაკვეთილის მიზნები შემდეგია:

დღეს გაკვეთილზე შევისწავლით ბუნების ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს კანონს, პასკალის კანონს. ჩვენი გაკვეთილის მიზანი: შევისწავლოთ კანონი, ასევე ვისწავლოთ რიგი ფიზიკური ფენომენის ახსნა პასკალის კანონის გამოყენებით. იხილეთ კანონის გამოყენება პრაქტიკაში.

ჰიდრავლიკური მანქანის დიზაინისა და ექსპლუატაციის ფიზიკური საფუძვლების შესწავლა;

მიეცით ჰიდრავლიკური პრესის კონცეფცია და აჩვენეთ მისი პრაქტიკული გამოყენება.

3. შეისწავლეთ ახალი თემა

ყველა სხეული შედგება მოლეკულებისა და ატომებისგან. ჩვენ განვიხილეთ მატერიის აგრეგაციის სამი განსხვავებული მდგომარეობა და მათი სტრუქტურიდან გამომდინარე, ისინი განსხვავდებიან თვისებებით. დღეს ჩვენ ვაპირებთ გაეცნოთ წნევის გავლენას მყარ, თხევად და აირად ნივთიერებებზე. მოდით შევხედოთ მაგალითებს:

ლურსმანი დაფაში ჩაქუჩით ჩავჭედავთ. რას ვხედავთ? რა მიმართულებით მოქმედებს წნევა?

(ჩაქუჩის ზეწოლის ქვეშ ლურსმანი შედის დაფაში. ძალის მიმართულებით. დაფა და ლურსმანი განუყოფელი მყარი სხეულებია.)

ავიღოთ ქვიშა. ეს არის მყარი მარცვლოვანი ნივთიერება. შეავსეთ მილი დგუშით ქვიშით. მილის ერთი ბოლო დაფარულია რეზინის ფილმით. ვაჭერთ დგუშს და ვაკვირდებით.

(ქვიშა აჭერს ფირის კედლებს არა მხოლოდ ძალის მიმართულებით, არამედ გვერდებზეც.)

ახლა ვნახოთ, როგორ იქცევა სითხე. აავსოთ მილი სითხით. ვაჭერთ დგუშს, ვაკვირდებით და ვადარებთ წინა ექსპერიმენტის შედეგებს.

(ფილმი იღებს ბურთის ფორმას, თხევადი ნაწილაკები თანაბრად იჭერენ სხვადასხვა მიმართულებით.)

მოდით შევხედოთ გაზის მაგალითს. გავბეროთ ბურთი.

(ზეწოლა თანაბრად გადადის ჰაერის ნაწილაკებით ყველა მიმართულებით.)

ჩვენ გამოვიკვლიეთ წნევის გავლენა მყარ ნაყარზე, თხევად და აირად ნივთიერებებზე. რა მსგავსება შენიშნე?

(სითხეებისა და აირებისთვის წნევა ერთნაირად მოქმედებს სხვადასხვა მიმართულებით და ეს არის მოლეკულების დიდი რაოდენობის შემთხვევითი მოძრაობის შედეგი. მყარი ნაყარი ნივთიერებებისთვის წნევა მოქმედებს ძალის მიმართულებით და გვერდებზე.)

მოდით უფრო ღრმად ავხსნათ სითხეებისა და აირების მიერ წნევის გადაცემის პროცესი.

წარმოიდგინეთ, რომ დგუშიანი მილი სავსეა ჰაერით (გაზით). აირში ნაწილაკები თანაბრად ნაწილდება მთელ მოცულობაში. ჩვენ ვაჭერთ დგუშს. დგუშის ქვეშ მდებარე ნაწილაკები შეკუმშულია. მათი მობილურობის გამო, გაზის ნაწილაკები გადაადგილდებიან ყველა მიმართულებით, რის შედეგადაც მათი განლაგება კვლავ ერთგვაროვანი, მაგრამ უფრო მკვრივი გახდება. ამიტომ გაზის წნევა ყველგან იზრდება. ეს ნიშნავს, რომ წნევა გადაეცემა გაზის ყველა ნაწილაკს.

მოდით გავაკეთოთ ექსპერიმენტი პასკალის ბურთთან. ავიღოთ ღრუ ბურთი სხვადასხვა ადგილას ვიწრო ხვრელებიდა შეაერთეთ იგი დგუშით მილთან.

თუ მილს წყლით ავსებთ და დგუშს დააჭერთ, ბურთის ყველა ნახვრეტიდან წყალი ნაკადების სახით გადმოვა. (ბავშვები გამოთქვამენ თავიანთ ვარაუდებს.)

მოდით ჩამოვაყალიბოთ ზოგადი დასკვნა.

დგუში აჭერს მილში წყლის ზედაპირზე. დგუშის ქვეშ მდებარე წყლის ნაწილაკები, დატკეპნილი, გადასცემს მის წნევას სხვა ფენებზე, რომლებიც უფრო ღრმაა. ამრიგად, დგუშის წნევა გადაეცემა ბურთის შემავსებელი სითხის თითოეულ წერტილს. შედეგად, წყლის ნაწილი ამოიძვრება ბურთიდან ყველა ნახვრეტიდან გამომავალი ნაკადების სახით.

სითხეზე ან აირზე განხორციელებული წნევა გადაეცემა სითხის ან აირის მოცულობის ყველა წერტილში ცვლილების გარეშე. ამ განცხადებას პასკალის კანონი ჰქვია.

4. კონსოლიდაცია: უპასუხეთ კითხვებს

1. თუ თქვენ ესვრით მოხარშულ კვერცხს საჰაერო იარაღიდან, ტყვია მასში მხოლოდ ნახვრეტს გაუკეთებს, დანარჩენი კი ხელუხლებელი რჩება. მაგრამ თუ ისვრი უმი კვერცხი, შემდეგ ის ნაწილებად დაიშლება. (მოხარშულ კვერცხზე სროლისას ტყვია ხვრეტავს მყარ სხეულს, ამიტომ ხვრეტს ფრენის მიმართულებით, რადგან წნევა ამ მიმართულებით გადადის.)

2. რატომ არის წყლის ქვეშ გარსის აფეთქება დამღუპველი წყალში მცხოვრები ორგანიზმებისთვის? (სითხეში აფეთქების წნევა, პასკალის კანონის თანახმად, თანაბრად გადადის ყველა მიმართულებით და ცხოველებს შეუძლიათ მოკვდნენ ამით)

3. საცოდავი ბოთლის შიგნით მყოფი ბოროტი ჯინი ძლიერ ზეწოლას ახდენს მის კედლებზე, ფსკერზე და კორპზე. რატომ ურტყამს ჯინი ყველა მიმართულებით, თუ აირის მდგომარეობაში მას არც ხელები აქვს და არც ფეხები? რომელი კანონი აძლევს მას ამის უფლებას? (მოლეკულები, პასკალის კანონი)

4. ასტრონავტებისთვის საკვებს ამზადებენ ნახევრად თხევადი სახით და ათავსებენ ელასტიური კედლების მქონე მილებში. რა ეხმარება ასტრონავტებს მილებიდან საკვების ამოღებაში?

(პასკალის კანონი)

5. სცადეთ ახსნათ შუშის ჭურჭლის დამზადების პროცესი, როდესაც ჰაერი იფეთქება გამდნარი მინის წვეთში?

(პასკალის კანონის მიხედვით, აირის შიგნით წნევა ყველა მიმართულებით თანაბრად გადაიცემა და თხევადი მინა ბუშტივით იბერება).

პასკალის კანონის გამოყენება პრაქტიკაში

ამ თემის შესწავლის მოტივაცია: „ჰიდრავლიკური პრესა“

თქვენ ალბათ დააკვირდით სიტუაციას: საბურავი ხვდება, მძღოლი აპარატის გამოყენებით ადვილად ასწევს მანქანას და ცვლის დაზიანებულ ბორბალს, მიუხედავად იმისა, რომ მანქანა დაახლოებით 1,5 ტონას იწონის.

მოდით ერთად ვუპასუხოთ კითხვას: რატომ არის ეს შესაძლებელი?

ის იყენებს ჯეკს. ჯეკი არის ჰიდრავლიკური მანქანა.

მექანიზმებს, რომლებიც მოქმედებენ რაიმე სახის სითხის დახმარებით, ეწოდება ჰიდრავლიკური (ბერძნ. „გიდორი“ - წყალი, სითხე).

ჰიდრავლიკური პრესაარის ზეწოლით მასალების დამუშავების მანქანა, რომელსაც ამოძრავებს შეკუმშული სითხე.

უპასუხეთ კითხვებს.

v ცილინდრები და დგუშები ერთნაირია? როგორ განსხვავდებიან ისინი?

v რას ნიშნავს: თითოეული დგუში აკეთებს თავის საქმეს?

v რა კანონს ეფუძნება ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობა?

ჰიდრავლიკური პრესის დიზაინი ეფუძნება პასკალის კანონს. ორი საკომუნიკაციო ჭურჭელი ივსება ერთგვაროვანი სითხით და დახურულია ორი დგუშით, რომელთა არეებია S1 და S2 (S2 > S1). პასკალის კანონის მიხედვით ორივე ცილინდრში გვაქვს წნევის თანაბარი: p1=p2.

p1=F1/S1, P2=F2/ S2, F1/S1= F2/ S2, F1 S2=F2 S1

როდესაც მუშაობს ჰიდრავლიკური პრესა, იქმნება ძალაში მოპოვება, რაც უდრის უფრო დიდი დგუშის ფართობის თანაფარდობას პატარას ფართობთან.

ფ1/ ფ2 = ს1/ ს2.

ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის პრინციპი.

დაჭერილი სხეული მოთავსებულია პლატფორმაზე, რომელიც დაკავშირებულია დიდ დგუშთან. პატარა დგუში ქმნის დიდ წნევას სითხეზე. ეს წნევა გადაეცემა ცილინდრების შევსების სითხის ყველა წერტილში ცვლილების გარეშე. ამიტომ, იგივე წნევა მოქმედებს უფრო დიდ დგუშზე. მაგრამ რადგან მისი ფართობი უფრო დიდია, მასზე მოქმედი ძალა უფრო დიდი იქნება ვიდრე მცირე დგუშზე მოქმედი ძალა. ამ ძალის გავლენით, უფრო დიდი დგუში ამოდის. როდესაც ეს დგუში ამოდის, სხეული ეყრდნობა სტაციონარული ზედა პლატფორმას და შეკუმშულია. წნევის საზომი, რომელიც ზომავს სითხის წნევას, არის უსაფრთხოების სარქველი, რომელიც ავტომატურად იხსნება, როდესაც წნევა აღემატება დასაშვებ მნიშვნელობას. პატარა ცილინდრიდან დიდზე სითხე მიედინება პატარა დგუშის განმეორებითი მოძრაობებით.

ჰიდრავლიკური პრესებიგამოიყენება იქ, სადაც მეტი ძალაა საჭირო. მაგალითად, ზეთის ქარხნებში თესლიდან ზეთის გამოწურვისთვის, პლაივუდის, მუყაოს, თივის დასაწნეხად. მეტალურგიულ ქარხნებში ჰიდრავლიკური წნეხი გამოიყენება ფოლადის მანქანების ლილვების, რკინიგზის ბორბლების და მრავალი სხვა პროდუქტის წარმოებაში. თანამედროვე ჰიდრავლიკურ პრესას შეუძლია ასობით მილიონი ნიუტონის ძალა.

მილიონობით მანქანა აღჭურვილია ჰიდრავლიკური მუხრუჭებით. ათობით და ასობით ათასი ექსკავატორი, ბულდოზერი, ამწე, მტვირთავი და ლიფტი აღჭურვილია ჰიდრავლიკური ამძრავით.

გამოიყენება დიდი რაოდენობით ჰიდრავლიკური ჯეკებიდა ჰიდრავლიკური წნეხები სხვადასხვა მიზნებისთვის - საბურავების დაჭერით ვაგონის ბორბლების კომპლექტებზე დამთავრებული სავალი ხიდის ტარების აწევით, რათა გემებს შეეძლოთ მდინარეებზე გადაადგილება.

ვიდეო კლიპის ჩვენება

5. გაგების შემოწმება: უპასუხეთ ტესტის კითხვებს.

7. ორმხრივი შემოწმება: გაცვალეთ რვეულები და შეამოწმეთ

ვარიანტი 1: 1c, 2b, 3a, 4d, 5d, 6d, 7d, 8a

ვარიანტი 2: 1b, 2d, 3a, 4a, 5d, 6b, 7d, 8c

6. შეჯამება. საშინაო დავალება. ξ 44.45, შეადგინეთ შედარებითი ცხრილი: ”მყარი ნივთიერებების, სითხეების და აირების წნევა”

უპასუხეთ ტესტის კითხვებს.

პრესის მოქმედება ეფუძნება პასკალის კანონი. ჰიდრავლიკური პრესა შედგება ორი საკომუნიკაციო ჭურჭლისგან, რომლებიც სავსეა სითხით (ჩვეულებრივ ტექნიკური ზეთით) და დახურულია სხვადასხვა ზომის S 1 და S 2 დგუშებით (ნახ. 1).

გარე ძალა, რომელიც მოქმედებს პატარა დგუშზე, ქმნის წნევას

პასკალის კანონის მიხედვით, ის სითხის საშუალებით გადადის ყველა მიმართულებით, შეუცვლელად. ამიტომ მეორე დგუშზე ძალა მოქმედებს თხევადი მხრიდან

(1)

ჰიდრავლიკური პრესა იძლევა ძალას იმდენჯერ, რამდენჯერაც უფრო დიდი დგუშის ფართობი აღემატება პატარა დგუშის ფართობს.

Force F 1 ასევე იცვლება პოტენციური ენერგიასითხეები პრესაში. მაგრამ რადგან ამ სითხის სიმძიმე გაცილებით ნაკლებია ვიდრე ძალა F 1. სითხე უწონად მივიჩნიეთ. ამასთან დაკავშირებით უნდა აღინიშნოს, რომ რეალურ პირობებში განტოლება (1) დაკმაყოფილებულია მხოლოდ დაახლოებით.

პრესა არ იძლევა რაიმე სარგებელს სამუშაოში. მართლაც, როდესაც პატარა დგუში ჩაშვებულია, ძალა მუშაობს A 1 = F 1 h 1, სადაც h 1 არის პატარა დგუშის დარტყმა. ვიწრო ცილინდრიდან სითხის ნაწილი გადაინაცვლებს განიერში და დიდი დგუში ამოდის h 2-ით. ძალის მუშაობა F 2

(2)

მაგრამ თხევადი შეკუმშვადია. შესაბამისად, ერთი ცილინდრიდან მეორეში გადატანილი სითხეების მოცულობა თანაბარია, ე.ი.

ამ განტოლებისა და განტოლების (1) (2) ჩანაცვლებით, მივიღებთ A 1 = A 2 .

ჰიდრავლიკური პრესა საშუალებას გაძლევთ განავითაროთ კოლოსალური ძალები და გამოიყენება პროდუქტების დასაწნეხად (ლითონის, პლასტმასისგან, სხვადასხვა ფხვნილისგან), ლითონის ფურცლებზე ხვრელების გასაკეთებლად, მასალების სიმტკიცის შესამოწმებლად, სიმძიმის ასაწევად, ზეთში თესლიდან ზეთის გასაწურავად. წისქვილები, პლაივუდის, მუყაოს, თივის დასაწნეხად. მეტალურგიულ ქარხნებში ჰიდრავლიკური წნეხი გამოიყენება ფოლადის მანქანების ლილვების, რკინიგზის ბორბლების და მრავალი სხვა პროდუქტის დასამზადებლად.