Penggunaan kejuruteraan undang-undang Pascal. soalan. Penekan hidraulik, prinsip operasi dan gambar rajah reka bentuk Hukum Pascal dan aplikasi penekan hidrauliknya

Perhatian! Pentadbiran tapak tidak bertanggungjawab ke atas kandungan perkembangan metodologi, serta untuk pematuhan dengan pembangunan Standard Pendidikan Negeri Persekutuan.

• Peserta: Kolesnikov Maxim Igorevich
• Ketua: Shcherbinina Galina Gennadievna

pengenalan

Undang-undang Pascal diketahui pada tahun 1663. Penemuan inilah yang menjadi asas kepada penciptaan superpress dengan tekanan lebih 750,000 kPa, pemacu hidraulik, yang seterusnya membawa kepada kemunculan automasi hidraulik yang mengawal kapal jet moden, kapal angkasa, mesin kawalan berangka, trak pembuangan berkuasa, gabungan perlombongan, penekan, jengkaut... Oleh itu, undang-undang Pascal telah menemui aplikasi yang hebat dalam dunia moden. Walau bagaimanapun, semua mekanisme ini agak rumit dan menyusahkan, jadi saya ingin mencipta peranti berdasarkan undang-undang Pascal untuk meyakinkan diri saya dan meyakinkan rakan sekelas saya, ramai daripada mereka percaya bahawa adalah bodoh untuk membuang masa pada "kuno" apabila kita dikelilingi oleh peranti moden bahawa topik ini masih menarik dan relevan. Di samping itu, peranti yang dicipta oleh diri sendiri, sebagai peraturan, menimbulkan minat, membuat seseorang berfikir, berkhayal, dan juga melihat penemuan "kuno yang mendalam" dengan mata yang berbeza.

Objek Kajian saya adalah undang-undang Pascal.

Tujuan kerja: pengesahan eksperimen undang-undang Pascal.

Hipotesis: pengetahuan tentang undang-undang Pascal boleh berguna untuk mereka bentuk peralatan pembinaan.

Kepentingan praktikal kerja: Kerja saya membentangkan eksperimen untuk demonstrasi dalam pelajaran fizik di gred 7 sebuah sekolah menengah. Eksperimen yang dibangunkan boleh ditunjukkan dalam kelas semasa mengkaji fenomena (saya berharap ini akan membantu membentuk beberapa konsep semasa belajar fizik), dan sebagai kerja rumah untuk pelajar.

Pemasangan yang dicadangkan adalah universal; satu pemasangan boleh digunakan untuk menunjukkan beberapa eksperimen.

Bab 1. Semua maruah kita terletak pada kebolehan berfikir

Blaise Pascal (1623-1662) - ahli matematik, mekanik, fizik, penulis dan ahli falsafah Perancis. Klasik kesusasteraan Perancis, salah seorang pengasas analisis matematik, teori kebarangkalian dan geometri unjuran, pencipta contoh pertama teknologi pengkomputeran, pengarang undang-undang asas hidrostatik. Pascal memasuki sejarah fizik dengan menubuhkan undang-undang asas hidrostatik dan mengesahkan andaian Toricelli tentang kewujudan tekanan atmosfera. Unit SI tekanan dinamakan sempena Pascal. Hukum Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dikenakan pada cecair atau gas dihantar ke mana-mana titik tanpa perubahan dalam semua arah. Malah undang-undang terkenal Archimedes adalah kes khas undang-undang Pascal.

Hukum Pascal boleh dijelaskan menggunakan sifat cecair dan gas, iaitu: molekul cecair dan gas, mengenai dinding bekas, mewujudkan tekanan. Tekanan meningkat (menurun) dengan peningkatan (menurun) kepekatan molekul.

Terdapat masalah yang meluas yang boleh digunakan untuk memahami operasi undang-undang Pascal: apabila ditembak dari senapang, lubang terbentuk dalam telur rebus, kerana tekanan dalam telur ini dihantar hanya ke arah pergerakannya. Telur mentah pecah menjadi kepingan, kerana tekanan peluru dalam cecair, mengikut undang-undang Pascal, dihantar secara sama rata ke semua arah.

Dengan cara ini, diketahui bahawa Pascal sendiri, menggunakan undang-undang yang ditemuinya, dalam perjalanan eksperimennya, mencipta picagari dan mesin hidraulik.

Kepentingan praktikal undang-undang Pascal

Operasi banyak mekanisme adalah berdasarkan undang-undang Pascal secara berbeza, sifat gas seperti kebolehmampatan dan keupayaan untuk menghantar tekanan dalam semua arah sama-sama telah menemui aplikasi yang luas dalam reka bentuk pelbagai; peranti teknikal.

1. Oleh itu, udara termampat digunakan dalam kapal selam untuk mengangkatnya dari kedalaman. Apabila menyelam, tangki khas di dalam kapal selam diisi dengan air. Berat bot bertambah dan ia karam. Untuk mengangkat bot, udara termampat dipam ke dalam tangki ini, yang menyesarkan air. Jisim bot itu berkurangan dan ia terapung.

Rajah.1. Kapal selam berada di permukaan: tangki balast utama (CBT) tidak diisi

Rajah.2. Kapal selam dalam kedudukan tenggelam: Hospital Central City dipenuhi air

1. Peranti yang menggunakan udara termampat dipanggil pneumatik. Ini termasuk, sebagai contoh, tukul besi, yang digunakan untuk membuka asfalt, melonggarkan tanah beku dan menghancurkan batu. Di bawah pengaruh udara termampat, puncak jackhammer membuat 1000-1500 pukulan seminit daya pemusnah yang hebat.

1. Dalam pengeluaran, tukul pneumatik dan penekan pneumatik digunakan untuk menempa dan memproses logam.

1. Dalam trak dan pengangkutan kereta api Brek pneumatik digunakan. Dalam kereta bawah tanah, pintu dibuka dan ditutup menggunakan udara termampat. Penggunaan sistem udara dalam pengangkutan adalah disebabkan oleh fakta bahawa walaupun udara bocor dari sistem, ia akan diisi semula kerana operasi pemampat dan sistem akan berfungsi dengan baik.
2. Operasi jengkaut juga berdasarkan undang-undang Pascal, di mana silinder hidraulik digunakan untuk memacu boom dan baldinya.

Bab 2. Jiwa sains ialah aplikasi praktikal penemuannya

Percubaan 1 (video, kaedah memodelkan prinsip pengendalian peranti ini semasa pembentangan)

Tindakan undang-undang Pascal boleh diperhatikan dalam operasi mesin penekan hidraulik makmal, yang terdiri daripada dua silinder kiri dan kanan yang disambungkan, diisi secara seragam dengan cecair (air). Palam (berat) yang menunjukkan paras bendalir dalam silinder ini diserlahkan dalam warna hitam.

nasi. 3 Gambar rajah penekan hidraulik

nasi. 4. Penggunaan akhbar hidraulik

Apa yang berlaku di sini? Kami menekan palam dalam silinder kiri, yang memaksa cecair keluar dari silinder ini ke arah silinder kanan, akibatnya palam dalam silinder kanan, mengalami tekanan bendalir dari bawah, meningkat. Oleh itu, tekanan dihantar cecair.

Saya menjalankan eksperimen yang sama, hanya dalam bentuk yang sedikit berbeza, di rumah: demonstrasi eksperimen dengan dua silinder yang disambungkan antara satu sama lain - picagari perubatan yang disambungkan antara satu sama lain dan diisi dengan air cecair.

Reka bentuk dan prinsip operasi mesin hidraulik diterangkan dalam buku teks gred 7 untuk sekolah menengah,

Percubaan 2 (video, menggunakan kaedah pemodelan untuk menunjukkan pemasangan peranti ini pada pembentangan)

Dalam pembangunan percubaan sebelumnya, untuk menunjukkan undang-undang Pascal, saya juga memasang model penggali mini kayu, yang asasnya adalah silinder omboh yang diisi dengan air. Menariknya, sebagai omboh yang menaikkan dan menurunkan boom dan baldi penggali, saya menggunakan picagari perubatan yang dicipta oleh Blaise Pascal sendiri untuk mengesahkan undang-undangnya.

Jadi, sistem ini terdiri daripada picagari perubatan biasa 20 ml (fungsi tuas kawalan) dan picagari yang sama 5 ml (fungsi omboh). Saya mengisi picagari ini dengan cecair - air. Sistem penitis digunakan untuk menyambung picagari (menyediakan pengedap).

Agar sistem ini berfungsi, kami menekan tuil di satu tempat, tekanan air dihantar ke omboh, ke palam, palam naik - jengkaut mula bergerak, ledakan dan baldi jengkaut diturunkan dan dinaikkan.

Eksperimen ini boleh ditunjukkan dengan menjawab soalan selepas § 36, halaman 87 buku teks A.V. Peryshkin untuk gred 7: "Pengalaman apakah yang boleh digunakan untuk menunjukkan keanehan penghantaran tekanan oleh cecair dan gas?" sudut pandangan ketersediaan bahan yang digunakan Dan aplikasi praktikal undang-undang Pascal.

Pengalaman 3 (video)

Mari pasangkan bola berongga (pipet) dengan banyak lubang kecil pada tiub dengan omboh ( picagari).

Isi belon dengan air dan tekan pelocok. Tekanan dalam tiub akan meningkat, air akan mula mencurah melalui semua lubang, dan tekanan air dalam semua aliran air akan sama.

Hasil yang sama boleh diperolehi jika anda menggunakan asap dan bukannya air.

Percubaan ini ialah demonstrasi klasik undang-undang Pascal, tetapi penggunaan bahan yang tersedia untuk setiap pelajar menjadikannya amat berkesan dan tidak dapat dilupakan.

Pengalaman yang sama diterangkan dan diulas dalam buku teks gred 7 untuk sekolah menengah,

Kesimpulan

Sebagai persediaan untuk pertandingan, saya:

• mempelajari bahan teori mengenai topik yang saya pilih;
• dicipta peranti buatan sendiri dan menjalankan ujian percubaan undang-undang Pascal pada model berikut: model penekan hidraulik, model jengkaut.

Kesimpulan

Undang-undang Pascal, yang ditemui pada abad ke-17, adalah relevan dan digunakan secara meluas pada zaman kita dalam reka bentuk peranti dan mekanisme teknikal yang memudahkan kerja manusia.

Saya berharap pemasangan yang saya kumpulkan akan menarik minat rakan dan rakan sekelas saya dan akan membantu saya lebih memahami undang-undang fizik.

2.5.2. Mesin hidraulik yang paling mudah.

Tekan hidraulik. Kartunis

2.5.1. Alat pengukur tekanan

Piezometer. Marilah kita merendam tiub kaca yang terbuka pada kedua-dua hujung ke dalam cecair rehat "benar-benar" supaya ia hujung bawah bertepatan dengan mata dan (Rajah 2.11). Dalam kedua-dua tiub dengan hujung terbuka, cecair akan naik ke ketinggian yang sama, yang akan terletak pada satah air berbanding satah rujukan. Ketinggian ini adalah sama dengan ketinggian jumlah kepala hidrostatik, diukur bukan dengan tekanan mutlak, tetapi dengan tekanan berlebihan.

Rajah.2.11. Hukum pengagihan tekanan

dalam cecair pegun "benar-benar".

Tiub sedemikian, terbuka pada kedua-dua hujung, direka untuk mengukur tekanan, lebih tepat ketinggian piezometrik, dipanggil piezometer, atau tiub piezometrik.

Piezometer sesuai untuk mengukur tekanan yang agak rendah kerana... sudah dengan air di dalam tiub ia akan meningkat kepada ketinggian 10 m, dan minyak mineral dengan berat relatif 0.8 akan meningkat kepada 12.5 m.

Tolok tekanan berbeza. Untuk mengukur perbezaan tekanan pada dua titik, tolok tekanan pembezaan digunakan, yang paling mudah ialah tolok tekanan berbentuk (Rajah 2.12).

nasi. 2.12. Tolok tekanan berbeza

Tolok tekanan pembezaan boleh mengukur kedua-dua lebihan (Rajah 2.11, A), dan tekanan vakum (Rajah 2.11, b). Jika, menggunakan tolok tekanan sedemikian, biasanya diisi dengan merkuri, perbezaan tekanan dan ketumpatan dalam cecair yang mengisi sepenuhnya tiub penyambung diukur, maka

Apabila mengukur tekanan gas kecil, alkohol, minyak tanah, air, dll digunakan sebagai ganti merkuri.

Piezometer dan tolok tekanan pembezaan digunakan untuk mengukur tekanan bukan sahaja dalam bendalir dalam keadaan rehat, tetapi juga dalam aliran.

Untuk mengukur tekanan yang lebih besar daripada 0.2-0.3, tolok tekanan mekanikal digunakan - spring atau membran. Prinsip operasi mereka adalah berdasarkan ubah bentuk spring berongga atau membran di bawah pengaruh tekanan yang diukur. Melalui mekanisme, ubah bentuk ini dihantar ke anak panah, yang menunjukkan jumlah tekanan yang diukur pada dail.

Bersama dengan tolok tekanan mekanikal, tolok tekanan elektrik digunakan. Membran digunakan sebagai unsur sensitif (sensor) dalam elektromanometer. Di bawah pengaruh tekanan yang diukur, membran berubah bentuk dan, melalui mekanisme penghantaran, menggerakkan gelangsar potensiometer, yang, bersama-sama dengan penunjuk, termasuk dalam litar elektrik.

Nisbah unit tekanan:

1di = 1kgf/cm 2 =10 m air st. = 736.6 mm Hg. Seni. = 98066.5 Pa 10 5 Pa.

1 kPa = 10 3 Pa; 1 MPa = 10 6 Pa.

Pada tekanan atmosfera biasa (0.1033 MPa) ketinggian ialah 10.33 m untuk air, 13.8 m untuk petrol (= 750 kg/m3), 0.760 m untuk merkuri, dsb.

2.5.2. Mesin hidraulik yang paling mudah. Tekan hidraulik. Kartunis

Tekan hidraulik. Akhbar digunakan dalam teknologi untuk mencipta daya mampatan yang besar, yang diperlukan dalam teknologi apabila memproses logam dengan tekanan, menekan, mengecap, briket, menguji pelbagai bahan, dsb.

Akhbar terdiri daripada silinder penyambung dengan omboh, disambungkan antara satu sama lain dengan saluran paip (Rajah 2.13).

nasi. 2.13. Gambar rajah tekan hidraulik

Salah satu kapal mempunyai luas yang kurang daripada luas kapal kedua. Jika daya dikenakan pada omboh dalam kapal 1, maka tekanan hidrostatik dicipta di bawahnya, ditentukan oleh formula.

Menurut undang-undang Pascal, tekanan dihantar ke semua titik bendalir, termasuk kawasan. Ia mencipta kekuatan

Menyatakan melalui, kita dapat

Oleh itu, daya adalah berkali-kali lebih besar daripada daya yang bertindak pada omboh dalam bahagian kecil kerana luasnya lebih besar daripada luas.

Daya biasanya dicipta menggunakan pam omboh, yang membekalkan cecair (minyak, emulsi) ke dalam ruang akhbar. Daya boleh menekan produk yang terletak di antara omboh dan platform pegun. Daya yang dibangunkan secara praktikal adalah kurang daripada daya akibat geseran antara omboh dan silinder. Penurunan ini diambil kira oleh kecekapan akhbar -. Penekan hidraulik moden membangunkan daya sehingga 100,000 tan atau lebih.

Definisi

Tekan hidraulik ialah mesin yang beroperasi berdasarkan undang-undang pergerakan dan keseimbangan bendalir.

Undang-undang Pascal mendasari prinsip operasi mesin hidraulik. Nama peranti ini berasal dari perkataan Greek hydraulics - air. Penekan hidraulik ialah mesin hidraulik yang digunakan untuk menekan (memerah). Penekan hidraulik digunakan di mana daya yang lebih besar diperlukan, contohnya, apabila memerah minyak daripada biji. Menggunakan penekan hidraulik moden, daya sehingga $(10)^8$newton boleh dicapai.

Asas mesin hidraulik terdiri daripada dua silinder berbeza jejari dengan omboh (Rajah 1), yang disambungkan dengan paip. Ruang dalam silinder di bawah piston biasanya diisi dengan minyak mineral.

Untuk memahami prinsip operasi mesin hidraulik, anda harus ingat apa itu kapal komunikasi dan apakah maksud undang-undang Pascal.

Kapal berkomunikasi

Kapal komunikasi ialah kapal yang bersambung antara satu sama lain dan di mana cecair boleh mengalir dengan bebas dari satu kapal ke kapal yang lain. Bentuk kapal berkomunikasi boleh berbeza. Dalam kapal berkomunikasi, cecair dengan ketumpatan yang sama ditubuhkan pada tahap yang sama jika tekanan di atas permukaan bebas cecair adalah sama.

Daripada Rajah 1 kita melihat bahawa, dari segi struktur, mesin hidraulik terdiri daripada dua vesel penghubung yang berbeza jejari. Ketinggian tiang cecair dalam silinder akan sama jika tiada daya bertindak ke atas omboh.

undang-undang Pascal

Hukum Pascal memberitahu kita bahawa tekanan yang dikenakan oleh daya luar pada bendalir dihantar kepadanya tanpa perubahan pada semua titiknya. Tindakan banyak peranti hidraulik adalah berdasarkan undang-undang Pascal: penekan, sistem brek, pemacu hidraulik, penggalak hidraulik, dsb.

Prinsip operasi penekan hidraulik

Salah satu peranti termudah dan tertua berdasarkan hukum Pascal ialah penekan hidraulik, di mana daya kecil $F_1$ dikenakan pada omboh kawasan kecil$S_1$, ditukarkan kepada daya besar $F_2$, yang bertindak pada kawasan yang besar $S_2$.

Tekanan yang dicipta oleh omboh nombor satu ialah:

Tekanan omboh kedua pada cecair ialah:

Jika omboh berada dalam keseimbangan, maka tekanan $p_1$ dan $p_2$ adalah sama, oleh itu, kita boleh menyamakan sisi kanan ungkapan (1) dan (2):

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\kiri(3\kanan).\]

Mari kita tentukan apakah modulus daya yang dikenakan pada omboh pertama:

Daripada formula (4), kita melihat bahawa nilai $F_1$ lebih besar daripada modulus daya $F_2$ sebanyak $\frac(S_1)(S_2)$ kali.

Oleh itu, menggunakan penekan hidraulik, anda boleh mengimbangi daya yang lebih besar dengan daya yang kecil. Nisbah $\frac(F_1)(F_2)$ menunjukkan keuntungan dalam kekuatan.

Beginilah cara akhbar berfungsi. Badan yang perlu dimampatkan diletakkan di atas platform yang terletak pada omboh besar. Menggunakan omboh kecil yang mereka cipta tekanan darah tinggi kepada cecair. Omboh besar, bersama-sama dengan badan termampat, naik, bersandar pada platform pegun yang terletak di atasnya, badan dimampatkan.

Dari silinder kecil kepada silinder besar, cecair dipam dengan pergerakan berulang piston kawasan kecil. Mereka melakukannya seperti berikut. Omboh kecil naik, injap terbuka, dan cecair disedut ke dalam ruang di bawah omboh kecil. Apabila omboh kecil menurunkan cecair, menggunakan tekanan pada injap, ia menutup, yang membuka injap, yang membolehkan cecair mengalir ke dalam kapal besar.

Contoh masalah dengan penyelesaian

Contoh 1

Bersenam. Apakah keuntungan berkuat kuasa untuk penekan hidraulik jika, apabila bertindak pada omboh kecil (luas $S_1=10\ (cm)^2$) dengan daya $F_1=800$ N, daya yang diperoleh pada omboh besar ($S_2=1000 \ (cm)^2$) sama dengan $F_2=72000\ $ N?

Apakah keuntungan dalam kekuatan yang akan dicapai oleh akhbar ini jika tiada daya geseran?

Penyelesaian. Keuntungan berkuat kuasa ialah nisbah modul daya yang diterima kepada yang digunakan:

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

Menggunakan formula yang diperolehi untuk penekan hidraulik:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\kiri(1.1\kanan),\]

Mari kita cari keuntungan berkuat kuasa tanpa adanya daya geseran:

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

Jawab. Keuntungan dalam kekuatan dalam akhbar dengan kehadiran daya geseran adalah sama dengan $\frac(F_2)(F_1)=90.$ Tanpa geseran ia akan sama dengan $\frac(F_2)(F_1)=100.$

Contoh 2

Bersenam. Menggunakan hidraulik mekanisme mengangkat, anda harus mengangkat beban dengan jisim $m$. Berapa kali ($k$) mesti omboh kecil diturunkan dalam masa $t$, jika pada satu masa ia menurunkan jarak $l$? Nisbah kawasan piston angkat adalah sama dengan: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). Kecekapan mesin ialah $\eta $ apabila kuasa enjinnya ialah $N$.

Penyelesaian. Gambarajah skematik Operasi lif hidraulik ditunjukkan dalam Rajah 2, ia adalah serupa dengan operasi penekan hidraulik.

Sebagai asas untuk menyelesaikan masalah, kami menggunakan ungkapan yang menghubungkan kuasa dan kerja, tetapi pada masa yang sama kami mengambil kira kecekapan lif, maka kuasa adalah sama dengan:

Kerja dilakukan untuk mengangkat beban, yang bermaksud kita akan mendapati ia sebagai perubahan dalam tenaga potensi beban kita akan mempertimbangkan tenaga beban pada titik di mana ia mula diangkat ($E_(p1)$= 0) untuk menjadi sifar tenaga berpotensi, kita mempunyai:

di mana $h$ ialah ketinggian tempat beban itu dinaikkan. Menyamakan sisi kanan formula (2.1) dan (2.2), kita dapati ketinggian di mana beban dinaikkan:

\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(mg)\kiri(2.3\kanan).\]

Kami mendapati kerja yang dilakukan secara paksa $F_0$ apabila menggerakkan omboh kecil sebagai:

\[A_1=F_0l\ \kiri(2.4\kanan),\]

Kerja yang dilakukan oleh daya yang menggerakkan omboh besar ke atas (memampatkan badan hipotesis) adalah sama dengan:

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

di mana $L$ ialah jarak di mana omboh besar bergerak dalam satu lejang. Daripada (2.5) kita ada:

\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\to L=\frac(S_1)(S_2)l\ \left(2.6\right).\]

Untuk mencari bilangan lejang omboh (bilangan kali omboh kecil akan menurun atau yang besar akan meningkat), ketinggian beban hendaklah dibahagikan dengan jarak di mana omboh besar bergerak dalam satu lejang:

Jawab.$k=\frac(\eta Ntn)(mgl)$

Kelas 7 Pelajaran Bil 41 Tarikh

Topik: Hukum Pascal. Tekan hidraulik.

Jenis pelajaran: Pelajaran tentang mempelajari bahan baharu.

Matlamat dan objektif pelajaran:

· Tujuan pendidikan - memperkenalkan hukum Pascal , mengembangkan dan mendalami pengetahuan pelajar tentang topik "Tekanan", membincangkan perbezaan antara pepejal, cecair dan gas; memperkenalkan konsep baharu "Tekan hidraulik", membantu pelajar memahami kepentingan praktikal dan kegunaan pengetahuan dan kemahiran yang diperoleh.

· Matlamat pembangunan - mewujudkan keadaan untuk pembangunan penyelidikan dan kemahiran kreatif; kemahiran komunikasi dan kerjasama.

· Matlamat pendidikan - menyumbang kepada pemupukan budaya kerja mental, mewujudkan keadaan untuk meningkatkan minat terhadap bahan yang dipelajari.

peralatan:

· persembahan, klip video

kad dengan tugasan individu

Kemajuan pelajaran.

1.Org. seketika.

Menyediakan pelajar untuk bekerja di dalam kelas. Sambutan "Senyuman"

2. Motivasi dan menetapkan matlamat dan objektif pelajaran.

Demonstrasi slaid dengan gambar. Objektif pelajaran kami adalah seperti berikut:

Hari ini dalam kelas kita akan mempelajari salah satu undang-undang alam yang paling penting, undang-undang Pascal. Tujuan pelajaran kami: untuk mengkaji undang-undang, serta belajar untuk menerangkan beberapa fenomena fizikal menggunakan undang-undang Pascal. Lihat pemakaian undang-undang dalam amalan.

Mengkaji asas fizikal reka bentuk dan pengendalian mesin hidraulik;

Berikan konsep penekan hidraulik dan tunjukkan aplikasi praktikalnya.

3. Kaji topik baru

Semua jasad terdiri daripada molekul dan atom. Kami melihat tiga keadaan pengagregatan jirim yang berbeza dan, berdasarkan strukturnya, mereka berbeza dalam sifat. Hari ini kita akan berkenalan dengan kesan tekanan pada bahan pepejal, cecair dan gas. Mari lihat contoh:

Kami memacu paku ke papan dengan tukul. Apa yang kita lihat? Ke arah manakah tekanan itu bertindak?

(Di bawah tekanan tukul, paku memasuki papan. Ke arah daya. Papan dan paku adalah badan pepejal kamiran.)

Jom ambil pasir. Ini adalah bahan berbutir pepejal. Isi tiub dengan omboh dengan pasir. Satu hujung tiub ditutup dengan filem getah. Kami menekan omboh dan memerhati.

(Pasir menekan pada dinding filem bukan sahaja ke arah daya, tetapi juga ke sisi.)

Sekarang mari kita lihat bagaimana cecair berkelakuan. Mari kita mengisi tiub dengan cecair. Kami menekan omboh, perhatikan dan bandingkan dengan keputusan percubaan sebelumnya.

(Filem ini berbentuk bola, zarah cecair menekan sama dalam arah yang berbeza.)

Mari kita lihat contoh gas. Mari tiup bola.

(Tekanan dihantar secara sama oleh zarah udara ke semua arah.)

Kami meneliti kesan tekanan pada bahan pukal pepejal, cecair dan gas. Apakah persamaan yang anda perhatikan?

(Bagi cecair dan gas, tekanan bertindak sama dalam arah yang berbeza, dan ini adalah akibat daripada pergerakan rawak sejumlah besar molekul. Untuk bahan pukal pepejal, tekanan bertindak ke arah daya dan ke sisi.)

Mari kita terangkan dengan lebih mendalam proses pemindahan tekanan oleh cecair dan gas.

Bayangkan bahawa tiub dengan omboh diisi dengan udara (gas). Zarah-zarah dalam gas diagihkan sama rata ke seluruh isipadu. Kami menekan omboh. Zarah yang terletak di bawah omboh dipadatkan. Oleh kerana pergerakannya, zarah gas akan bergerak ke semua arah, akibatnya susunannya akan menjadi seragam, tetapi lebih padat. Oleh itu, tekanan gas meningkat di mana-mana. Ini bermakna tekanan dihantar ke semua zarah gas.

Mari kita buat eksperimen dengan bola Pascal. Marilah kita mengambil bola berongga di pelbagai tempat lubang sempit, dan sambungkannya ke tiub dengan omboh.

Jika anda mengisi tiub dengan air dan menekan omboh, air akan mengalir keluar dari semua lubang dalam bola dalam bentuk aliran. (Kanak-kanak menyatakan tekaan mereka.)

Mari kita rumuskan kesimpulan umum.

Omboh menekan pada permukaan air di dalam tiub. Zarah air yang terletak di bawah omboh, memadat, memindahkan tekanannya ke lapisan lain yang terletak lebih dalam. Oleh itu, tekanan omboh dihantar ke setiap titik cecair yang mengisi bola. Akibatnya, sebahagian air ditolak keluar dari bola dalam bentuk aliran yang mengalir keluar dari semua lubang.

Tekanan yang dikenakan pada cecair atau gas dihantar tanpa perubahan kepada setiap titik dalam isipadu cecair atau gas. Pernyataan ini dipanggil undang-undang Pascal.

4. Pengukuhan: menjawab soalan

1. Jika anda menembak telur rebus dari pistol angin, peluru hanya akan membuat lubang di dalamnya, manakala selebihnya kekal utuh. Tetapi jika anda menembak telur mentah, maka ia akan pecah berkeping-keping. (Apabila menembak telur rebus, peluru menembusi badan pepejal, jadi ia menembusi ke arah penerbangan kerana tekanan dihantar ke arah ini.)

2. Mengapakah letupan cangkerang di bawah air merosakkan organisma yang hidup di dalam air? (Tekanan letupan dalam cecair, mengikut undang-undang Pascal, dihantar secara sama rata ke semua arah, dan haiwan boleh mati akibatnya)

3. Jin jahat, yang berada dalam keadaan gas di dalam botol bersumbat, memberikan tekanan kuat pada dinding, bawah dan gabusnya. Mengapa jin itu menendang ke segala arah, jika dalam keadaan gas ia tidak mempunyai tangan mahupun kaki? Apakah undang-undang yang membenarkan dia melakukan ini? (molekul, hukum Pascal)

4. Bagi angkasawan, makanan disediakan dalam bentuk separa cecair dan diletakkan di dalam tiub berdinding anjal. Apakah yang membantu angkasawan memerah makanan daripada tiub?

(undang-undang Pascal)

5. Cuba terangkan proses membuat bekas kaca, apabila udara ditiup ke dalam titisan kaca cair?

(Menurut undang-undang Pascal, tekanan di dalam gas akan dihantar sama rata ke semua arah, dan kaca cecair akan mengembang seperti belon.)

Penggunaan undang-undang Pascal dalam amalan

Motivasi untuk mempelajari topik ini: "Tekan hidraulik"

Anda mungkin telah memerhatikan keadaan: tayar pancit, pemandu, menggunakan peranti itu, dengan mudah mengangkat kereta dan menukar roda yang rosak, walaupun pada hakikatnya kereta itu mempunyai berat kira-kira 1.5 tan.

Mari kita jawab soalan bersama-sama: mengapa ini mungkin?

Dia menggunakan bicu. Bicu adalah mesin hidraulik.

Mekanisme yang beroperasi dengan bantuan beberapa jenis cecair dipanggil hidraulik (Greek "gidor" - air, cecair).

Tekan hidraulik ialah mesin untuk memproses bahan dengan tekanan, didorong oleh cecair termampat.

jawab soalan.

v Adakah silinder dan omboh sama? Bagaimana mereka berbeza?

v Apakah maksudnya: setiap omboh melakukan perkaranya sendiri?

v Apakah undang-undang yang digunakan untuk mesin penekan hidraulik?

Reka bentuk penekan hidraulik adalah berdasarkan undang-undang Pascal. Dua bejana komunikasi diisi dengan cecair homogen dan ditutup oleh dua omboh, kawasannya ialah S1 dan S2 (S2 > S1). Mengikut undang-undang Pascal, kita mempunyai kesamaan tekanan dalam kedua-dua silinder: p1=p2.

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

Apabila penekan hidraulik beroperasi, keuntungan dalam daya dicipta sama dengan nisbah luas omboh yang lebih besar dengan luas yang lebih kecil.

F1/ F2 = S1/ S2.

Prinsip operasi penekan hidraulik.

Badan yang ditekan diletakkan di atas platform yang disambungkan ke omboh besar. Omboh kecil menghasilkan banyak tekanan pada cecair. Tekanan ini dihantar tanpa perubahan ke setiap titik cecair yang mengisi silinder. Oleh itu, tekanan yang sama bertindak pada omboh yang lebih besar. Tetapi kerana kawasannya lebih besar, daya yang bertindak ke atasnya akan lebih besar daripada daya yang bertindak pada omboh kecil. Di bawah pengaruh daya ini, omboh yang lebih besar akan naik. Apabila omboh ini naik, badan bersandar pada platform atas pegun dan dimampatkan. Tolok tekanan, yang mengukur tekanan cecair, ialah injap keselamatan yang terbuka secara automatik apabila tekanan melebihi nilai yang dibenarkan. Dari silinder kecil ke silinder besar, cecair dipam dengan pergerakan berulang piston kecil.

Penekan hidraulik digunakan di mana daya yang lebih besar diperlukan. Sebagai contoh, untuk memerah minyak dari biji di kilang minyak, untuk menekan papan lapis, kadbod, jerami. Dalam loji metalurgi, penekan hidraulik digunakan dalam pembuatan aci mesin keluli, roda kereta api dan banyak produk lain. Penekan hidraulik moden boleh menghasilkan ratusan juta newton daya.

Berjuta-juta kereta dilengkapi dengan brek hidraulik. Puluhan dan ratusan ribu jengkaut, jentolak, kren, pemuat dan lif dilengkapi dengan pemacu hidraulik.

Digunakan dalam kuantiti yang banyak bicu hidraulik dan penekan hidraulik untuk pelbagai tujuan - daripada menekan tayar ke set roda gerabak kepada mengangkat kekuda jambatan tarik untuk membolehkan kapal melalui sungai.

Demonstrasi klip video

5. Menyemak pemahaman: Jawab soalan ujian.

7. Semakan bersama: tukar buku nota dan semak

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

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

6. Merumuskan. Kerja rumah. ξ 44.45, buat jadual perbandingan: "Tekanan pepejal, cecair dan gas"

Jawab soalan ujian.

Tindakan akhbar adalah berdasarkan undang-undang Pascal. Penekan hidraulik terdiri daripada dua bejana komunikasi yang diisi dengan cecair (biasanya minyak teknikal) dan ditutup oleh omboh yang berlainan saiz S 1 dan S 2 (Rajah 1).

Daya luaran yang bertindak pada omboh kecil menghasilkan tekanan

Menurut undang-undang Pascal, ia dihantar oleh cecair ke semua arah tanpa perubahan. Oleh itu, daya bertindak pada omboh kedua dari bahagian cecair

(1)

Penekan hidraulik memberikan keuntungan dalam daya seberapa banyak luas omboh yang lebih besar melebihi luas omboh kecil.

Daya F 1 juga berubah tenaga berpotensi cecair dalam akhbar. Tetapi kerana graviti cecair ini jauh lebih rendah daripada daya F 1. kami menganggap cecair itu tidak berat. Dalam hal ini, perlu diambil perhatian bahawa dalam keadaan sebenar, persamaan (1) dipenuhi hanya kira-kira.

Akhbar tidak memberi apa-apa faedah dalam kerja. Sesungguhnya, apabila omboh kecil diturunkan, daya melakukan kerja A 1 = F 1 h 1, di mana h 1 ialah lejang omboh kecil. Sebahagian daripada cecair dari silinder sempit disesarkan ke dalam silinder lebar, dan omboh besar naik sebanyak h 2. Kerja daya F 2

(2)

Tetapi cecair tidak boleh mampat. Akibatnya, isipadu cecair yang dipindahkan dari satu silinder ke silinder lain adalah sama, i.e.

Menggantikan persamaan dan persamaan (1) ini kepada (2), kita memperoleh A 1 = A 2 .

Penekan hidraulik membolehkan anda mengembangkan daya besar dan digunakan untuk menekan produk (dari logam, plastik, dari pelbagai serbuk), untuk menolak lubang pada kepingan logam, untuk menguji bahan untuk kekuatan, untuk mengangkat berat, untuk memerah minyak dari biji dalam minyak. kilang, untuk menekan papan lapis, kadbod, jerami. Dalam loji metalurgi, penekan hidraulik digunakan untuk membuat aci mesin keluli, roda kereta api dan banyak produk lain.