Паскалийн хуулийн инженерийн хэрэглээ. Асуулт. Гидравлик пресс, ажиллах зарчим ба дизайны схем Паскалийн хууль ба түүний хэрэглээ гидравлик пресс

Анхаар! Сайтын удирдлага агуулгад хариуцлага хүлээхгүй арга зүйн хөгжил, түүнчлэн Холбооны улсын боловсролын стандартыг боловсруулахад нийцсэн байх.

• Оролцогч: Колесников Максим Игоревич
• Дарга: Щербинина Галина Геннадьевна

Танилцуулга

Паскалийн хууль 1663 онд мэдэгдэж эхэлсэн. Энэхүү нээлт нь 750,000 кПа-аас дээш даралттай гидравлик хөтөчийг бий болгох үндэс суурийг тавьсан бөгөөд энэ нь орчин үеийн тийрэлтэт онгоцуудыг удирддаг гидравлик автоматжуулалтыг бий болгоход хүргэсэн. сансрын хөлөг, тоон удирдлагатай машин, хүчирхэг самосвал, уурхайн комбайн, пресс, экскаватор... Ийнхүү Паскалийн хууль маш их хэрэглэгдэхүүнээ олсон байна. орчин үеийн ертөнц. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх механизмууд нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд төвөгтэй байдаг тул би өөрийгөө итгүүлэхийн тулд Паскалийн хуульд үндэслэсэн төхөөрөмжүүдийг бүтээхийг хүссэн бөгөөд ихэнх нь биднийг хүрээлэгдсэн үед "эртний зүйлд" цаг үрэх нь тэнэг гэж үздэг ангийнхандаа итгүүлэхийг хүссэн юм. орчин үеийн төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар энэ сэдэв сонирхолтой бөгөөд хамааралтай хэвээр байна. Нэмж дурдахад, өөрийн гараар бүтээсэн төхөөрөмжүүд нь сонирхлыг төрүүлж, сэтгэн бодох, төсөөлөх, тэр ч байтугай "гүн эртний" нээлтүүдийг өөр өөр нүдээр хардаг.

ОбъектМиний судалгаа бол Паскалийн хууль юм.

Ажлын зорилго:Паскалийн хуулийг туршилтаар баталгаажуулсан.

Таамаглал:Паскалийн хуулийн мэдлэг нь барилгын тоног төхөөрөмжийн дизайн хийхэд тустай.

Ажлын практик ач холбогдол:Миний бүтээл дунд сургуулийн 7-р ангийн физикийн хичээл дээр үзүүлэх туршилтуудыг толилуулж байна. Боловсруулсан туршилтуудыг үзэгдлийг судлахдаа (физик судлахдаа зарим ойлголтыг бий болгоход тусална гэж найдаж байна) болон оюутнуудад гэрийн даалгавар болгон үзүүлж болно.

Санал болгож буй суурилуулалт нь бүх нийтийнх бөгөөд нэг суурилуулалтыг хэд хэдэн туршилтыг харуулах боломжтой.

Бүлэг 1. Бидний бүх эрхэм чанар сэтгэн бодох чадварт байдаг

Блез Паскаль (1623-1662) - Францын математикч, механикч, физикч, зохиолч, философич. Францын уран зохиолын сонгодог, үүсгэн байгуулагчдын нэг математик шинжилгээ, магадлалын онол ба проекцийн геометр, тооцоолох технологийн анхны жишээг бүтээгч, гидростатикийн үндсэн хуулийг зохиогч. Паскаль физикийн түүхэнд гидростатикийн үндсэн хуулийг бий болгосноор Ториселлигийн атмосферийн даралт байдаг гэсэн таамаглалыг баталжээ. SI даралтын нэгжийг Паскалийн нэрээр нэрлэсэн. Паскалийн хуулинд шингэн юмуу хийд үзүүлэх даралтыг бүх чиглэлд өөрчлөхгүйгээр аль ч цэг рүү дамжуулдаг гэж заасан байдаг. Архимедийн алдартай хууль хүртэл ийм байдаг онцгой тохиолдолПаскалийн хууль.

Паскалийн хуулийг шингэн ба хийн шинж чанарыг ашиглан тайлбарлаж болно, тухайлбал: шингэн ба хийн молекулууд савны ханыг цохиж, даралтыг бий болгодог. Даралт нь молекулуудын концентрацийг нэмэгдүүлэх (буурах) үед нэмэгддэг (буурдаг).

Паскалийн хуулийн үйл ажиллагааг ойлгоход ашиглаж болох өргөн тархсан асуудал байдаг: винтовоос буудах үед өндөгний даралт нь зөвхөн хөдөлгөөний чиглэлд дамждаг тул чанасан өндөгний нүх үүсдэг. Паскалийн хуулийн дагуу шингэн дэх сумны даралт бүх чиглэлд жигд дамждаг тул түүхий өндөг хэсэг хэсгээрээ хуваагддаг.

Дашрамд хэлэхэд, Паскаль өөрөө туршилтынхаа явцад нээсэн хуулиа ашиглан тариур, гидравлик пресс зохион бүтээсэн нь мэдэгдэж байна.

Паскалийн хуулийн практик ач холбогдол

Олон механизмын ажиллагаа нь Паскалийн хуульд өөр өөр үндэслэлтэй байдаг тул шахах чадвар, даралтыг бүх чиглэлд жигд дамжуулах чадвар зэрэг нь янз бүрийн загварт өргөн хэрэглэгддэг; техникийн төхөөрөмж.

1. Тиймээс шахсан агаарыг шумбагч онгоцонд гүнээс өргөхөд ашигладаг. Усанд шумбах үед шумбагч онгоцны доторх тусгай танкийг усаар дүүргэдэг. Завины жин нэмэгдэж, живдэг. Завийг өргөхийн тулд шахсан агаарыг эдгээр сав руу шахаж, усыг зайлуулдаг. Завины масс багасч, дээшээ хөвж байна.

Зураг 1.Шумбагч онгоц гадаргуу дээр байна: гол тогтворжуулагч савнууд (CBT) дүүргэгдээгүй байна

Зураг 2.Усанд живсэн шумбагч онгоц: Хотын төв эмнэлэг усаар дүүрсэн

1. Шахсан агаар ашигладаг төхөөрөмжийг пневматик гэж нэрлэдэг. Тухайлбал, асфальтыг онгойлгох, хөлдсөн хөрсийг зөөлрүүлэх, чулууг бутлахад ашигладаг домкрат орно. Шахсан агаарын нөлөөн дор алхны оргил нь минутанд 1000-1500 цохилтыг маш их хор хөнөөлтэй болгодог.

1. Үйлдвэрлэлд металыг хуурамчаар үйлдэх, боловсруулахад хийн алх, пневматик пресс ашигладаг.

1. Ачааны машинд болон төмөр замын тээвэрПневматик тоормосыг ашигладаг. Метроны вагонуудад шахсан агаар ашиглан хаалгыг онгойлгож хаадаг. Тээвэрт агаарын системийг ашиглах нь системээс агаар алдагдсан ч компрессорын үйл ажиллагааны улмаас нөхөгдөж, систем хэвийн ажиллаж байгаатай холбоотой юм.
2. Экскаваторын ажиллагаа нь мөн Паскалийн хууль дээр суурилдаг бөгөөд гидравлик цилиндрийг түүний тэнхлэг, шанагыг жолоодоход ашигладаг.

Бүлэг 2. Шинжлэх ухааны сүнс нь түүний нээлтүүдийн практик хэрэглээ юм

Туршилт 1 (видео, танилцуулга дээр энэ төхөөрөмжийн ажиллах зарчмыг загварчлах арга)

Паскалийн хуулийн үйлдлийг шингэн (ус) -аар жигд дүүргэсэн зүүн ба баруун хоёр холбосон цилиндрээс бүрдсэн лабораторийн гидравлик прессийн үйл ажиллагаанаас харж болно. Эдгээр цилиндр дэх шингэний түвшинг харуулсан залгуурыг (жин) хар өнгөөр ​​тодруулсан болно.

Цагаан будаа. 3 Гидравлик хэвлэлийн диаграмм

Цагаан будаа. 4. Гидравлик хэвлэлийн хэрэглээ

Энд юу болсон бэ? Бид зүүн цилиндрийн залгуур дээр дарагдсан бөгөөд энэ нь цилиндрээс шингэнийг баруун цилиндр рүү шахаж, үүний үр дүнд доороос шингэний даралтыг мэдэрч буй баруун цилиндрийн залгуур өссөн байна. Тиймээс шингэний даралтыг дамжуулдаг.

Би ижил туршилтыг зөвхөн арай өөр хэлбэрээр, гэртээ хийсэн: бие биетэйгээ холбогдсон хоёр цилиндр бүхий туршилтын үзүүлбэр - эмнэлгийн тариурыг бие биентэйгээ холбож, шингэн усаар дүүргэсэн.

Гидравлик прессийн хийц, ажиллах зарчмыг ерөнхий боловсролын сургуулийн 7-р ангийн сурах бичигт,

Туршилт 2 (үзүүлэн дээр энэ төхөөрөмжийн угсралтыг үзүүлэх загварчлалын аргыг ашиглан видео)

Өмнөх туршилтыг боловсруулахдаа Паскалийн хуулийг харуулахын тулд би модон мини экскаваторын загварыг угсарсан бөгөөд түүний үндэс нь усаар дүүргэсэн поршений цилиндр юм. Сонирхолтой нь би экскаваторын шанага, шанагыг өргөж, буулгадаг поршений хувьд өөрийн хуулийг батлахын тулд Блэйз Паскалийн өөрөө зохион бүтээсэн эмнэлгийн тариурыг ашигласан.

Тиймээс систем нь 20 мл-ийн энгийн эмнэлгийн тариур (хяналтын хөшүүргийн функц), 5 мл-ийн ижил тариур (поршений функц) зэргээс бүрдэнэ. Би эдгээр тариурыг шингэн усаар дүүргэсэн. Тариурыг холбохын тулд дусаагуурын системийг ашигласан (битүүмжлэлийг хангадаг).

Энэ системийг ажиллуулахын тулд бид хөшүүргийг нэг газар дарж, усны даралт нь бүлүүр, залгуур руу дамждаг, залгуур дээшилдэг - экскаватор хөдөлж, экскаваторын гулсуур, шанагыг доошлуулж, дээш өргөдөг.

Энэ туршилтыг А.В.Перышкины 7-р ангийн сурах бичгийн § 36, хуудасны 87 дахь асуултад хариулах замаар харуулж болно: "Шингэн ба хийгээр даралтын дамжуулалтын онцлогийг харуулахын тулд ямар туршлага ашиглаж болох вэ?" ашигласан материалын хүртээмжийн үзэл бодол ба практик хэрэглээПаскалийн хууль.

Туршлага 3 (видео)

Поршен (тариур) бүхий хоолойд олон жижиг нүхтэй хөндий бөмбөг (пипетк) холбоно.

Бөмбөлгийг усаар дүүргээд бүлүүрийг дар. Хоолойн даралт нэмэгдэж, бүх нүхээр ус урсаж эхлэх бөгөөд усны бүх урсгал дахь усны даралт ижил байх болно.

Хэрэв та усны оронд утаа хэрэглэвэл ижил үр дүнд хүрч болно.

Энэхүү туршилт нь Паскалийн хуулийн сонгодог жишээ боловч оюутан бүрт бэлэн байгаа материалыг ашиглах нь ялангуяа үр дүнтэй, мартагдашгүй болгодог.

Ерөнхий боловсролын сургуулийн 7-р ангийн сурах бичигт үүнтэй төстэй туршлагыг тайлбарлаж, тайлбарласан байдаг.

Дүгнэлт

Тэмцээнд бэлтгэхдээ би:

• сонгосон сэдвээр онолын материалыг судалсан;
• үүсгэсэн гар хийцийн төхөөрөмжГидравлик прессийн загвар, экскаваторын загварт Паскалийн хуулийн туршилтын туршилт хийсэн.

Дүгнэлт

17-р зуунд нээсэн Паскалийн хууль нь бидний цаг үед хүний ​​хөдөлмөрийг хөнгөвчлөх техникийн төхөөрөмж, механизмыг зохион бүтээхэд хамааралтай бөгөөд өргөн хэрэглэгддэг.

Миний цуглуулсан инсталляцууд найз нөхөд, ангийнханд маань сонирхолтой байж, физикийн хуулийг илүү сайн ойлгоход тусална гэж найдаж байна.

2.5.2. Хамгийн энгийн гидравлик машинууд.

Гидравлик даралт. Хүүхэлдэйн киноны зураач

2.5.1. Даралт хэмжих хэрэгсэл

Пьезометр.Хоёр үзүүр нь нээгдсэн шилэн хоолойг "туйлын" тайван шингэнд дүрж, тэдгээр нь доод төгсгөлүүдцэгүүдтэй давхцаж, (Зураг 2.11). Нээлттэй төгсгөлтэй хоёр хоолойд шингэн нь ижил өндөрт дээшлэх бөгөөд энэ нь жишиг хавтгайтай харьцуулахад усны хавтгай дээр хэвтэх болно. Энэ өндөр нь үнэмлэхүй даралтаар бус харин илүүдэл даралтаар хэмжигдэх нийт гидростатик толгойн өндөртэй тэнцүү байна.

Зураг.2.11. Даралтын хуваарилалтын хууль

"Үнэхээр" хөдөлгөөнгүй шингэнд

Хоёр үзүүрт нээлттэй, даралтыг хэмжих зориулалттай, илүү нарийвчлалтай пьезометрийн өндрийг пиезометр буюу пьезометрийн хоолой гэж нэрлэдэг.

Пьезометр нь харьцангуй бага даралтыг хэмжихэд тохиромжтой, учир нь... аль хэдийн хоолойд ус байгаа бол энэ нь 10 м өндөрт, 0.8 харьцангуй жинтэй эрдэс тос 12.5 м хүртэл өсөх болно.

Дифференциал даралт хэмжигч.Хоёр цэгийн даралтын зөрүүг хэмжихийн тулд дифференциал даралт хэмжигчийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн энгийн нь хэлбэртэй даралт хэмжигч юм (Зураг 2.12).

Цагаан будаа. 2.12. Дифференциал даралт хэмжигч

Дифференциал даралт хэмжигч нь илүүдлийг хоёуланг нь хэмжиж болно (Зураг 2.11, А), ба вакуум даралт (Зураг 2.11, б). Хэрэв ихэвчлэн мөнгөн усаар дүүргэсэн ийм даралт хэмжигчийг ашиглан холболтын хоолойг бүрэн дүүргэх шингэний даралт ба нягтын зөрүүг хэмждэг бол

Хийн бага даралтыг хэмжихдээ мөнгөн усны оронд архи, керосин, ус гэх мэтийг хэрэглэдэг.

Пьезометр ба дифференциал даралт хэмжигч нь зөвхөн тайван байдалд байгаа шингэнд төдийгүй урсгал дахь даралтыг хэмжихэд ашиглагддаг.

0.2-0.3-аас дээш даралтыг хэмжихийн тулд механик даралт хэмжигчийг ашигладаг - хавар эсвэл мембран. Тэдний үйл ажиллагааны зарчим нь хэмжсэн даралтын нөлөөн дор хөндий булаг эсвэл мембраны хэв гажилтанд суурилдаг. Механизмаар дамжуулан энэ хэв гажилт нь суманд дамждаг бөгөөд энэ нь залгах дээр хэмжиж буй даралтын хэмжээг харуулдаг.

Механик даралт хэмжигчтэй хамт цахилгаан даралт хэмжигчийг ашигладаг. Мембраныг цахилгаан манометрийн мэдрэмтгий элемент (мэдрэгч) болгон ашигладаг. Хэмжсэн даралтын нөлөөн дор мембран нь гажигтай болж, дамжуулагч механизмаар дамжуулан потенциометрийн гулсагчийг хөдөлгөдөг бөгөөд энэ нь заагчтай хамт цахилгаан хэлхээнд багтдаг.

Даралтын нэгжийн харьцаа:

1цагт = 1кгф/см 2 =10 м ус st. = 736.6 мм м.у.б. Урлаг. = 98066.5 Па 10 5 Па.

1 кПа = 10 3 Па; 1 МПа = 10 6 Па.

Хэвийн атмосферийн даралт (0.1033 МПа) үед усны өндөр нь 10.33 м, бензиний хувьд 13.8 м (= 750 кг / м3), мөнгөн усны хувьд 0.760 м гэх мэт.

2.5.2. Хамгийн энгийн гидравлик машинууд. Гидравлик даралт. Хүүхэлдэйн киноны зураач

Гидравлик даралт. Хэвлэлийг технологид металлыг даралтаар боловсруулах, шахах, дарах, шахах, янз бүрийн материалыг турших гэх мэт технологид шаардлагатай их хэмжээний шахалтын хүчийг бий болгоход ашигладаг.

Хэвлэл нь дамжуулах хоолойгоор бие биентэйгээ холбогдсон поршений цилиндрүүдээс бүрдэнэ (Зураг 2.13).

Цагаан будаа. 2.13. Гидравлик хэвлэлийн диаграм

Усан онгоцны нэг нь хоёр дахь савны талбайгаас бага талбайтай. Хэрэв 1-р савны поршенд хүч хэрэглэвэл түүний доор гидростатик даралтыг томъёогоор тодорхойлно.

Паскалийн хуулийн дагуу даралтыг шингэний бүх цэгүүд, түүний дотор талбайг оруулдаг. Энэ нь хүч чадлыг бий болгодог

дамжуулан илэрхийлэх, бид олж байна

Тиймээс талбай нь талбайгаас их байхын хэрээр хүч нь жижиг хэсэгт поршенд үйлчлэх хүчнээс хэд дахин их байна.

Хүч нь ихэвчлэн поршений насос ашиглан үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэн (тос, эмульс) -ийг хэвлэлийн камерт нийлүүлдэг. Хүч нь поршений болон суурин тавцангийн хооронд байрлах бүтээгдэхүүнийг дарж болно. Практикт боловсруулсан хүч нь поршений болон цилиндрийн хоорондох үрэлтийн хүчнээс бага байна. Энэ бууралтыг хэвлэлийн үр ашгийг харгалзан үздэг -. Орчин үеийн гидравлик пресс нь 100,000 тонн ба түүнээс дээш хүчийг бий болгодог.

Тодорхойлолт

Гидравлик даралтшингэний хөдөлгөөний болон тэнцвэрийн хуулиудын үндсэн дээр ажилладаг машин юм.

Паскалийн хууль нь гидравлик хэвлэлийн үйл ажиллагааны зарчмыг үндэслэдэг. Энэ төхөөрөмжийн нэр нь Грекийн гидравлик - ус гэсэн үгнээс гаралтай. Гидравлик пресс нь дарах (шахах) зориулалттай гидравлик машин юм. Гидравлик прессийг илүү их хүч шаардагдах газарт, жишээлбэл, үрнээс тосыг шахах үед ашигладаг. Орчин үеийн гидравлик прессийг ашигласнаар $(10)^8$ньютон хүртэл хүч гаргах боломжтой.

Гидравлик машины суурь нь хоолойгоор холбогдсон поршений янз бүрийн радиустай хоёр цилиндрээс (1-р зураг) бүрдэнэ. Поршений доорх цилиндрийн зайг ихэвчлэн эрдэс тосоор дүүргэдэг.

Гидравлик машины ажиллах зарчмыг ойлгохын тулд холбоо барих хөлөг онгоц гэж юу болох, Паскалийн хуулийн утга учир юу болохыг санах хэрэгтэй.

Холбоо барих хөлөг онгоцууд

Харилцаа холбоо бүхий судаснууд нь бие биентэйгээ холбогдсон савнууд бөгөөд шингэн нь нэг савнаас нөгөөд чөлөөтэй урсах боломжтой байдаг. Харилцааны хөлөг онгоцны хэлбэр өөр байж болно. Холбоо барих хөлөг онгоцонд даралт нь түүнээс дээш байвал ижил нягтралтай шингэнийг ижил түвшинд тогтооно. чөлөөт гадаргуушингэн нь адилхан.

1-р зурагнаас бид бүтцийн хувьд гидравлик машин нь өөр өөр радиустай хоёр холбоо барих савнаас бүрддэг болохыг харж байна. Цилиндр дэх шингэний баганын өндөр нь поршенд ямар ч хүч үйлчлэхгүй бол ижил байх болно.

Паскалийн хууль

Паскалийн хууль нь шингэнд үзүүлэх гадны хүчний даралтыг бүх цэгүүдэд нь өөрчлөгдөөгүй дамжуулдаг гэдгийг бидэнд хэлдэг. Олон гидравлик төхөөрөмжүүдийн үйлдэл нь Паскалийн хууль дээр суурилдаг: дарагч, тоормосны систем, гидравлик хөтөч, гидравлик өргөгч гэх мэт.

Гидравлик прессийн ажиллах зарчим

Паскалийн хуульд үндэслэсэн хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн эртний төхөөрөмжүүдийн нэг бол поршенд $F_1$ бага хэмжээний хүчээр үйлчилдэг гидравлик пресс юм. жижиг талбай$S_1$ нь $S_2$ том талбайд үйлчилдэг $F_2$ том хүч болж хувирдаг.

Нэгдүгээр поршений үүсгэсэн даралт нь:

Шингэн дээрх хоёр дахь поршений даралт нь:

Хэрэв поршенууд тэнцвэрт байдалд байгаа бол $p_1$ ба $p_2$ даралтууд тэнцүү тул (1) ба (2) илэрхийллийн баруун талыг тэнцүүлж болно:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\зүүн(3\баруун).\]

Эхний поршенд үйлчлэх хүчний модуль ямар байхыг тодорхойлъё.

Томъёогоор (4) бид $F_1$-ийн утга нь $F_2$ хүчний модулиас $\frac(S_1)(S_2)$ дахин их байгааг харж байна.

Тиймээс гидравлик пресс ашиглан та илүү их хүчийг бага хүчээр тэнцвэржүүлж чадна. $\frac(F_1)(F_2)$ харьцаа нь хүч чадлын өсөлтийг харуулж байна.

Хэвлэлийнхэн ингэж ажилладаг. Шахах шаардлагатай бие нь том поршений дээр тулгуурласан тавцан дээр байрладаг. Жижиг поршений тусламжтайгаар тэд бий болгодог цусны даралт ихсэхшингэн рүү. Том бүлүүр нь шахсан биетэй хамт дээш өргөгдөж, тэдгээрийн дээр байрлах суурин тавцангийн эсрэг байрладаг, бие нь шахагдсан байдаг.

Жижиг цилиндрээс том цилиндр рүү шингэн нь жижиг талбайн поршений давтан хөдөлгөөнөөр шахагдана. Тэд үүнийг дараах байдлаар хийдэг. Жижиг бүлүүр дээшээ гарч, хавхлага нээгдэж, шингэн нь жижиг поршений доорх зайд сорогдоно. Жижиг бүлүүр нь шингэнийг буулгаж, хавхлагт дарах үед хаагдах бөгөөд энэ нь хавхлагыг нээж, шингэнийг том саванд урсгах боломжийг олгодог.

Шийдэл бүхий асуудлын жишээ

Жишээ 1

Дасгал хийх.Хэрэв жижиг поршенд (талбай $S_1=10\ (см)^2$) $F_1=800$ N хүчээр үйлчлэхэд том поршенд үүсэх хүч нь гидравлик прессийн хүч ямар байх вэ? ($S_2=1000 \ (см)^2$) $F_2=72000\ $ N-тэй тэнцүү байна уу?

Хэрэв үрэлтийн хүч байхгүй байсан бол энэ хэвлэлийн хүч чадал ямар байх байсан бэ?

Шийдэл.Хүчний ашиг нь хүлээн авсан хүчний модулиудын хэрэглэсэн модулийн харьцаа юм.

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

Гидравлик хэвлэлийн хувьд олж авсан томъёог ашиглан:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\left(1.1\баруун),\]

Үрэлтийн хүч байхгүй үед хүчийг олъё.

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

Хариулах.Үрэлтийн хүч байгаа үед шахалтын хүч чадлын өсөлт $\frac(F_2)(F_1)=90.$-тэй тэнцүү байна. Хэрэв үрэлт байхгүй бол $\frac(F_2)(F_1)=100.$-тэй тэнцүү байна.

Жишээ 2

Дасгал хийх.Гидравлик ашиглах өргөх механизм, та $m$ масстай ачааг өргөх хэрэгтэй. Хэрэв нэг удаад $l$ зайг буулгасан бол жижиг поршенийг $t$ хугацаанд хэдэн удаа ($k$) буулгах ёстой вэ? Өргөх поршений талбайн харьцаа тэнцүү байна: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). Хөдөлгүүрийн хүч нь $N$ байхад машины үр ашиг нь $\eta $ байна.

Шийдэл. Схемийн диаграмГидравлик өргөгчийн ажиллагааг 2-р зурагт үзүүлэв, энэ нь гидравлик прессийн ажиллагаатай төстэй.

Асуудлыг шийдэх үндэс болгон бид хүч ба ажлыг холбосон илэрхийлэлийг ашигладаг боловч үүнтэй зэрэгцэн бид өргөлтийн үр ашгийг харгалзан үзвэл хүч нь дараахтай тэнцүү байна.

Ачааллыг өргөх ажил хийгдсэн бөгөөд энэ нь ачааллын боломжит энергийн өөрчлөлтийг олох болно гэсэн үг бөгөөд бид ачааллыг өргөж эхлэх цэгийн энергийг авч үзэх болно ($E_(p1)$=; 0) тэг боломжит энергитэй байхын тулд бид:

Энд $h$ нь ачааг өргөсөн өндөр юм. (2.1) ба (2.2) томъёоны баруун талыг тэнцүүлж, бид ачааг өргөсөн өндрийг олно.

\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(мг)\зүүн(2.3\баруун).\]

Жижиг бүлүүр хөдөлгөх үед $F_0$ хүчээр гүйцэтгэсэн ажлыг бид дараах байдлаар олно.

\[A_1=F_0l\ \зүүн(2.4\баруун),\]

Том бүлүүрийг дээш хөдөлгөх (таамагласан биеийг шахах) хүчний гүйцэтгэсэн ажил нь дараахтай тэнцүү байна.

\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\-аас F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ зүүн(2.5\баруун),\]

Энд $L$ нь том поршений нэг цохилтоор хөдлөх зай юм. (2.5)-аас бид:

\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\to L=\frac(S_1)(S_2)l\ \зүүн(2.6\баруун).\]

Поршений цохилтын тоог олохын тулд (жижиг поршений хэд хэдэн удаа буурах эсвэл том нь дээшлэх) ачааны өндрийг том поршений нэг цохилтоор хөдөлж буй зайд хуваах хэрэгтэй.

Хариулах.$k=\frac(\eta Ntn)(мгл)$

7-р анги Хичээл No41 Огноо

Сэдэв: Паскалийн хууль. Гидравлик даралт.

Хичээлийн төрөл: Шинэ материал сурах хичээл.

Хичээлийн зорилго, зорилтууд:

· Боловсролын зорилго -Паскалийн хуулийг танилцуулна , "Даралт" сэдвээр оюутнуудын мэдлэгийг өргөжүүлэх, гүнзгийрүүлэх, хатуу, шингэн, хийн ялгааг ярилцах; "Гидравлик хэвлэлийн" шинэ ойлголтыг нэвтрүүлж, оюутнуудад олж авсан мэдлэг, ур чадварын практик ач холбогдол, ашиг тусыг ойлгоход тусална.

· Хөгжлийн зорилго -судалгаа шинжилгээ, бүтээлч чадварыг хөгжүүлэх нөхцөлийг бүрдүүлэх; харилцах, хамтран ажиллах ур чадвар.

· Боловсролын зорилго -сэтгэцийн хөдөлмөрийн соёлыг төлөвшүүлэхэд хувь нэмэр оруулах, судалж буй материалын сонирхлыг нэмэгдүүлэх нөхцлийг бүрдүүлэх.

Тоног төхөөрөмж:

· танилцуулга, видео клип

бие даасан даалгавар бүхий картууд

Хичээлийн явц.

1.Org. мөч.

Сурагчдыг ангид ажилд бэлтгэх. "Инээмсэглэл" хүлээн авалт

2. Хичээлийн сэдэл, зорилго, зорилтыг тодорхойлох.

Зурагтай слайд үзүүлэх. Бидний хичээлийн зорилго нь дараах байдалтай байна.

Өнөөдөр хичээл дээр бид байгалийн хамгийн чухал хуулиудын нэг Паскалийн хуулийг судлах болно. Бидний хичээлийн зорилго: хуулийг судлах, түүнчлэн Паскалийн хуулийг ашиглан физикийн олон үзэгдлийг тайлбарлаж сурах. Хуулийн хэрэгжилтийг практикт харна уу.

Гидравлик машиныг зохион бүтээх, ажиллуулах физик үндсийг судлах;

Гидравлик прессийн тухай ойлголтыг өгч, түүний практик хэрэглээг харуул.

3. Шинэ сэдвийг судлах

Бүх бие нь молекул, атомаас тогтдог. Бид бодисыг нэгтгэх гурван өөр төлөвийг авч үзсэн бөгөөд тэдгээрийн бүтцэд үндэслэн тэдгээр нь шинж чанараараа ялгаатай байдаг. Өнөөдөр бид хатуу, шингэн, хийн бодисуудад даралтын нөлөөлөлтэй танилцах гэж байна. Жишээнүүдийг харцгаая:

Бид хадаасыг алхаар самбар руу оруулдаг. Бид юу харж байна вэ? Даралт ямар чиглэлд ажилладаг вэ?

(Алхны даралтын дор хадаас нь самбарт ордог. Хүчний чиглэлд. Самбар ба хадаас нь салшгүй хатуу бие юм.)

Элс авцгаая. Энэ бол хатуу мөхлөгт бодис юм. Поршений хоолойг элсээр дүүргэнэ. Хоолойн нэг төгсгөл нь резинэн хальсаар хучигдсан байдаг. Бид бүлүүр дээр дарж, ажиглана.

(Элс нь хальсны ханан дээр зөвхөн хүчний чиглэлд төдийгүй хажуу тал руу нь дардаг.)

Одоо шингэн хэрхэн ажилладагийг харцгаая. Хоолойг шингэнээр дүүргэцгээе. Бид поршений дээр дарж, ажиглаж, өмнөх туршилтын үр дүнтэй харьцуулна.

(Кино нь бөмбөлөг хэлбэртэй, шингэний хэсгүүд өөр өөр чиглэлд жигд дардаг.)

Газын жишээг харцгаая. Бөмбөгийг хийцгээе.

(Даралт нь агаарын тоосонцороор бүх чиглэлд жигд дамждаг.)

Хатуу задгай, шингэн, хийн бодист үзүүлэх даралтын нөлөөг бид судалсан. Та ямар ижил төстэй байдлыг анзаарсан бэ?

(Шингэн ба хийн хувьд даралт нь янз бүрийн чиглэлд адилхан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь асар олон тооны молекулуудын санамсаргүй хөдөлгөөний үр дагавар юм. Хатуу задгай бодисын хувьд даралт нь хүчний болон хажуугийн чиглэлд үйлчилдэг.)

Шингэн ба хийгээр даралтыг шилжүүлэх үйл явцыг илүү гүнзгий тайлбарлая.

Поршентой хоолойг агаараар (хий) дүүргэсэн гэж төсөөлөөд үз дээ. Хийн тоосонцор нь эзлэхүүн даяар жигд тархдаг. Бид бүлүүр дээр дардаг. Поршений доор байрлах хэсгүүд нь нягтардаг. Хөдөлгөөний улмаас хийн хэсгүүд бүх чиглэлд шилжих бөгөөд үүний үр дүнд тэдгээрийн зохион байгуулалт дахин жигд, гэхдээ илүү нягт болно. Тиймээс хийн даралт хаа сайгүй нэмэгддэг. Энэ нь даралтыг бүх хийн хэсгүүдэд дамжуулдаг гэсэн үг юм.

Паскалийн бөмбөгтэй туршилт хийцгээе. Янз бүрийн газар байрлуулсан хөндий бөмбөг авцгаая нарийн нүхнүүд, мөн поршений хамт хоолойд холбоно.

Хэрэв та хоолойг усаар дүүргэж, бүлүүрийг дарвал бөмбөгний бүх нүхнээс ус урсах болно. (Хүүхдүүд таамаглалаа илэрхийлдэг.)

Ерөнхий дүгнэлтийг гаргая.

Поршений хоолой дахь усны гадаргуу дээр дардаг. Поршений доор байрлах усны тоосонцор нягтруулж, түүний даралтыг илүү гүнд байрлах бусад давхаргад шилжүүлдэг. Тиймээс поршений даралтыг бөмбөгийг дүүргэх шингэний цэг бүрт дамжуулдаг. Үүний үр дүнд усны зарим хэсэг нь бүх нүхнээс урсах урсгал хэлбэрээр бөмбөгөөс түлхэгдэнэ.

Шингэн эсвэл хийд үзүүлэх даралт нь шингэн эсвэл хийн эзэлхүүний бүх цэгт өөрчлөлтгүйгээр дамждаг. Энэ мэдэгдлийг Паскалийн хууль гэж нэрлэдэг.

4. Нэгтгэх: асуултанд хариулах

1. Хэрэв та хатуу чанасан өндөгийг хийн буугаар харвавал сум нь зөвхөн нүх гаргах бөгөөд үлдсэн хэсэг нь хэвээр үлдэнэ. Гэхдээ хэрэв та буудвал түүхий өндөг, дараа нь хэсэг хэсгээрээ хуваагдана. (Буцалсан өндөг рүү харвах үед сум нь хатуу биеийг цоолдог тул энэ чиглэлд даралт дамждаг тул нислэгийн чиглэлд цоолдог.)

2. Усан доорх бүрхүүлийн дэлбэрэлт яагаад усанд амьдардаг организмуудыг сүйтгэдэг вэ? (Паскалын хуулийн дагуу шингэн дэх дэлбэрэлтийн даралт бүх чиглэлд жигд дамждаг бөгөөд амьтад үүнээс болж үхэж болно)

3. Үйсэн лонхны доторх хийн төлөвт байгаа муу ёрын жин нь түүний хана, ёроол, үйсэн хэсэгт хүчтэй дардаг. Жин нь хийн төлөвт гар, хөлгүй бол яагаад бүх чиглэлд өшиглөдөг вэ? Ямар хууль түүнд үүнийг хийхийг зөвшөөрдөг вэ? (молекулууд, Паскалийн хууль)

4. Сансрын нисгэгчдийн хоолыг хагас шингэн хэлбэрээр бэлтгэж, уян ханатай хоолойд хийнэ. Сансрын нисгэгчид хоолойноос хоол хүнс шахахад юу тусалдаг вэ?

(Паскалын хууль)

5. Хайлсан шилний дусал руу агаар үлээх үед шилэн сав хийх үйл явцыг тайлбарлаж үзээрэй?

(Паскалын хуулийн дагуу хийн доторх даралт бүх чиглэлд жигд тархаж, шингэн шил нь бөмбөлөг шиг хөөрөх болно.)

Паскалийн хуулийг практикт хэрэглэх

Энэ сэдвийг судлах сэдэл: "Гидравлик даралт"

Та нөхцөл байдлыг ажигласан байх: дугуй цоорсон, жолооч төхөөрөмж ашиглан машинаа хялбархан өргөж, машин нь 1.5 тонн жинтэй байсан ч гэмтсэн дугуйг өөрчилдөг.

Асуултанд хамтдаа хариулъя: яагаад ийм боломжтой вэ?

Тэр үүр ашигладаг. Жак нь гидравлик машин юм.

Зарим төрлийн шингэний тусламжтайгаар ажилладаг механизмыг гидравлик (Грек "гидор" - ус, шингэн) гэж нэрлэдэг.

Гидравлик даралтшахсан шингэнээр удирддаг даралтаар материал боловсруулах машин юм.

асуултуудад хариулна уу.

v Цилиндр болон поршенууд ижил байна уу? Тэд юугаараа ялгаатай вэ?

v Энэ нь юу гэсэн үг вэ: бүлүүр бүр өөрийн гэсэн зүйлийг хийдэг үү?

v Гидравлик прессийг ямар хууль тогтоомжид тулгуурлан ажиллуулах вэ?

Гидравлик хэвлэлийн загвар нь Паскалийн хууль дээр суурилдаг. Холбоо барих хоёр савыг нэгэн төрлийн шингэнээр дүүргэж, талбайнууд нь S1 ба S2 (S2 > S1) гэсэн хоёр бүлүүрээр хаагддаг. Паскалийн хуулийн дагуу бид хоёр цилиндрт даралтын тэнцүү байна: p1=p2.

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

Гидравлик пресс ажиллаж байх үед том поршений талбайг жижиг поршений талбайн харьцаатай тэнцүү хүч нэмэгдэнэ.

Ф1/ Ф2 = С1/ С2.

Гидравлик прессийн ажиллах зарчим.

Дарагдсан бие нь том поршений холбогдсон платформ дээр байрладаг. Жижиг бүлүүр нь шингэн дээр маш их дарамт үүсгэдэг. Энэ даралт нь цилиндрийг дүүргэх шингэний цэг бүрт өөрчлөлтгүйгээр дамждаг. Тиймээс ижил даралт нь том поршенд үйлчилдэг. Гэхдээ түүний талбай илүү том тул түүнд үйлчлэх хүч нь жижиг бүлүүрт үйлчлэх хүчнээс их байх болно. Энэ хүчний нөлөөн дор том поршений дээш өргөх болно. Энэ бүлүүр дээшлэх үед бие нь хөдөлгөөнгүй дээд тавцан дээр тулгуурлаж, шахагдана. Шингэний даралтыг хэмждэг даралт хэмжигч нь даралт зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэтэрсэн үед автоматаар нээгддэг аюулгүйн хавхлага юм. Жижиг цилиндрээс том цилиндр хүртэл шингэнийг жижиг поршений олон удаагийн хөдөлгөөнөөр шахдаг.

Гидравлик прессилүү их хүч шаардагдах газарт хэрэглэнэ. Жишээлбэл, газрын тосны тээрэмд үрнээс тос шахах, фанер, картон, өвс дарахад зориулагдсан. Металлургийн үйлдвэрүүдэд гидравлик прессийг ган машины босоо ам, төмөр замын дугуй болон бусад олон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Орчин үеийн гидравлик машинууд нь хэдэн зуун сая Ньютон хүч үйлдвэрлэх боломжтой.

Сая сая машинууд гидравлик тоормосоор тоноглогдсон байдаг. Хэдэн арван, хэдэн зуун мянган экскаватор, бульдозер, кран, ачигч, өргөгч зэрэг нь гидравлик хөтөчөөр тоноглогдсон.

Асар их хэмжээгээр хэрэглэдэг гидравлик домкратуудмөн янз бүрийн зориулалттай гидравлик пресс - тэрэгний дугуйны багц дээр дугуйг шахахаас эхлээд хөлөг онгоцыг гол мөрөн дээгүүр явуулахын тулд өргөх гүүрний тросс хүртэл.

Видео бичлэгийн үзүүлбэр

5. Ойлголтыг шалгаж байна: Тестийн асуултуудад хариулна уу.

7. Харилцан шалгах: дэвтэр солилцох, шалгах

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

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

6. Дүгнэж байна. Гэрийн даалгавар. ξ 44.45, "Хатуу, шингэн ба хийн даралт" гэсэн харьцуулсан хүснэгтийг гарга.

Тестийн асуултуудад хариулна уу.

Хэвлэлийн үйл ажиллагаа нь дээр тулгуурладаг Паскалийн хууль. Гидравлик пресс нь шингэн (ихэвчлэн техникийн тос) дүүргэсэн, өөр өөр хэмжээтэй S 1 ба S 2 бүлүүрээр хаагдсан хоёр холбоо барих савнаас бүрдэнэ (Зураг 1).

Жижиг бүлүүрт ажилладаг гадны хүч нь даралтыг үүсгэдэг

Паскалийн хуулийн дагуу шингэнээр бүх чиглэлд өөрчлөлтгүйгээр дамждаг. Тиймээс хоёр дахь поршенд шингэн талаас хүч үйлчилнэ

(1)

Гидравлик пресс нь том поршений талбай нь жижиг поршений талбайгаас давсан тохиолдолд хэд хэдэн удаа хүчийг нэмэгдүүлдэг.

Хүч F 1 мөн өөрчлөгддөг боломжит энергихэвлэлд байгаа шингэн. Гэхдээ энэ шингэний хүндийн хүч нь F 1 хүчнээс хамаагүй бага байдаг. Бид шингэнийг жингүй гэж үзсэн. Үүнтэй холбогдуулан бодит нөхцөлд тэгшитгэл (1) нь зөвхөн ойролцоогоор хангагдана гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хэвлэлийнхэн ажилд ямар ч ашиг өгдөггүй. Үнэн хэрэгтээ жижиг бүлүүрийг буулгахад хүч нь A 1 = F 1 h 1 ажилладаг бөгөөд h 1 нь жижиг поршений цус харвалт юм. Нарийн цилиндрээс шингэний нэг хэсэг нь өргөн рүү шилжиж, том бүлүүр нь цаг 2-оор нэмэгддэг. Хүчний ажил F 2

(2)

Гэхдээ шингэн нь шахагдах боломжгүй юм. Үүний үр дүнд нэг цилиндрээс нөгөөд шилжсэн шингэний хэмжээ тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл.

Энэ тэгшитгэл ба тэгшитгэлийг (1) (2) -д орлуулснаар бид A 1 = A 2 болно.

Гидравлик пресс нь асар их хүчийг хөгжүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд бүтээгдэхүүнийг (металл, хуванцар, янз бүрийн нунтагаас) шахах, металл хуудасны нүхийг шахах, материалыг бат бөх чанарыг шалгах, жин өргөх, тосонд үрнээс тосыг шахахад ашигладаг. тээрэм, фанер, картон, өвс дарахад . Металлургийн үйлдвэрүүдэд гидравлик прессийг ган машины босоо ам, төмөр замын дугуй болон бусад олон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг.