Djelovanje štampe se zasniva na Pascalov zakon. Hidraulična presa sastoji se od dvije međusobno povezane posude napunjene tekućinom (obično tehničkim uljem) i zatvorene klipovima različitih veličina S 1 i S 2 (Sl. 1).
Vanjska sila koja djeluje na mali klip stvara pritisak
Prema Pascalovom zakonu, tečnost se prenosi u svim smjerovima bez promjene. Dakle, na drugi klip sa strane tečnosti deluje sila
(1)
Hidraulična presa daje povećanje u snazi onoliko puta koliko je površina većeg klipa veća od površine malog klipa.
Sila F 1 također mijenja potencijalnu energiju fluida u presi. Ali pošto je gravitacija ove tečnosti mnogo manja od sile F 1. smatrali smo da je tečnost bestežinska. S tim u vezi, treba napomenuti da je u realnim uslovima jednačina (1) zadovoljena samo približno.
Štampa ne daje nikakvu korist u radu. Zaista, kada se mali klip spusti, sila radi A 1 = F 1 h 1, gdje je h 1 hod malog klipa. Dio tečnosti iz uskog cilindra se istiskuje u široki, a veliki klip se podiže za h 2. Rad sile F 2
(2)
Ali tečnost je nestišljiva. Prema tome, zapremine tečnosti koje se prenose iz jednog cilindra u drugi su jednake, tj.
Zamjenom ove jednačine i jednačine (1) u (2), dobijamo A 1 = A 2 .
Hidraulička presa vam omogućava da razvijete kolosalne sile i koristi se za prešanje proizvoda (od metala, plastike, iz raznih prahova), za probijanje rupa u metalnim limovima, za ispitivanje materijala na čvrstoću, za dizanje utega, za cijeđenje ulja iz sjemenki u ulju mlinovi, za presovanje šperploče, kartona, sijena. U metalurškim postrojenjima hidraulične prese koriste se za izradu čeličnih osovina mašina, željezničkih kotača i mnogih drugih proizvoda.
Pažnja! Administracija sajta nije odgovorna za sadržaj metodološki razvoj, kao i za usklađenost sa razvojem Federalnog državnog obrazovnog standarda.
- Učesnik: Kolesnikov Maksim Igorevič
- Rukovodilac: Shcherbinina Galina Gennadievna
Uvod
Pascalov zakon postao je poznat 1663. godine. Upravo je ovo otkriće formiralo osnovu za stvaranje superpresa sa pritiskom od preko 750.000 kPa, hidrauličkog pogona, što je dovelo do pojave hidraulične automatizacije koja upravlja modernim mlaznim avionima, svemirskim brodovima, numerički upravljanim mašinama, moćnim kiperima, rudarski kombajni, prese i bageri.. Tako je Pascalov zakon našao veliku primjenu u savremeni svet. Međutim, svi ovi mehanizmi su prilično složeni i glomazni, pa sam želio da napravim uređaje zasnovane na Pascalovom zakonu kako bih uvjerio sebe i svoje kolege iz razreda, od kojih mnogi smatraju da je glupo gubiti vrijeme na „starinu“ kada smo okruženi. modernim uređajima da je ova tema i dalje zanimljiva i aktuelna. Osim toga, uređaji koje sam stvorio, u pravilu, izazivaju zanimanje, tjeraju na razmišljanje, maštanje, pa čak i na otkrića „duboke antike“ gledaju drugim očima.
Objekat Moje istraživanje je Pascalov zakon.
Cilj rada: eksperimentalna potvrda Pascalovog zakona.
hipoteza: poznavanje Pascalovog zakona može biti korisno za projektovanje građevinske opreme.
Praktični značaj rada: Moj rad predstavlja eksperimente za demonstraciju na časovima fizike u 7. razredu srednje škole. Razvijeni eksperimenti se mogu demonstrirati kako na nastavi prilikom proučavanja fenomena (nadam se da će to pomoći u formiranju nekih koncepata prilikom proučavanja fizike), tako i kao domaći zadatak za učenike.
Predložene instalacije su univerzalne; jedna instalacija se može koristiti za demonstriranje nekoliko eksperimenata.
Poglavlje 1. Svo naše dostojanstvo je u sposobnosti razmišljanja
Blaise Pascal (1623-1662) – francuski matematičar, mehaničar, fizičar, pisac i filozof. Klasik francuske književnosti, jedan od osnivača matematičke analize, teorije vjerovatnoće i projektivne geometrije, tvorac prvih primjera računarske tehnologije, autor osnovnog zakona hidrostatike. Pascal je ušao u historiju fizike uspostavivši osnovni zakon hidrostatike i potvrdio Toricellijevu pretpostavku o postojanju atmosferskog tlaka. SI jedinica za pritisak je dobila ime po Pascalu. Pascalov zakon kaže da se pritisak koji se vrši na tekućinu ili plin prenosi u bilo koju tačku bez promjene u svim smjerovima. Čak je i čuveni Arhimedov zakon poseban slučaj Pascalov zakon.
Pascalov zakon se može objasniti korištenjem svojstava tekućina i plinova, naime: molekuli tekućine i plina, udarajući o zidove posude, stvaraju pritisak. Pritisak raste (opada) sa povećanjem (smanjenjem) koncentracije molekula.
Postoji široko rasprostranjen problem koji se može koristiti za razumijevanje djelovanja Pascalovog zakona: kada se puca iz puške, u kuhanom jajetu nastaje rupa, jer se pritisak u ovom jajetu prenosi samo u smjeru njegovog kretanja. Sirovo jaje se razbije na komade, jer se pritisak metka u tečnosti, prema Pascalovom zakonu, prenosi podjednako u svim pravcima.
Inače, poznato je da je sam Pascal, koristeći zakon koji je otkrio tokom svojih eksperimenata, izumio špric i hidrauličnu prešu.
Praktični značaj Pascalovog zakona
Rad mnogih mehanizama je različito zasnovan na Pascalovom zakonu, svojstva gasa kao što su kompresibilnost i sposobnost prenosa pritiska u svim pravcima podjednako su našla široku primenu u dizajnu različitih; tehnički uređaji.
- Dakle, komprimirani zrak se koristi u podmornici za podizanje iz dubine. Prilikom ronjenja, posebni rezervoari unutar podmornice se pune vodom. Težina čamca se povećava i tone. Za podizanje čamca, komprimirani zrak se upumpava u ove rezervoare, koji istiskuje vodu. Težina čamca se smanjuje i pluta.
Fig.1. Podmornica na površini: glavni balastni tankovi (CBT) nisu napunjeni
Fig.2. Podmornica u potopljenom položaju: Centralna gradska bolnica je napunjena vodom
- Uređaji koji koriste komprimirani zrak nazivaju se pneumatski. To uključuje, na primjer, čekić koji se koristi za otvaranje asfalta, otpuštanje smrznutog tla i drobljenje kamenja. Pod uticajem komprimovanog vazduha, vrh udarnog čekića čini 1000-1500 udaraca u minuti velike razorne sile.
- U proizvodnji se za kovanje i obradu metala koriste pneumatski čekić i pneumatska presa.
- U kamionima i željeznički transport Koristi se pneumatska kočnica. U vagonima podzemne željeznice vrata se otvaraju i zatvaraju pomoću komprimovanog zraka. Upotreba vazdušnih sistema u transportu je zbog činjenice da čak i ako vazduh iscuri iz sistema, on će se dopuniti radom kompresora i sistem će ispravno funkcionisati.
- Rad bagera je također zasnovan na Pascalovom zakonu, gdje se hidraulični cilindri koriste za pogon njegovih grana i žlica.
Poglavlje 2. Duša nauke je praktična primena njenih otkrića
Eksperiment 1 (video, metoda modeliranja principa rada ovog uređaja na prezentaciji)
Djelovanje Pascalovog zakona može se promatrati u radu laboratorijske hidraulične prese, koja se sastoji od dva povezana lijevog i desnog cilindra, jednoliko ispunjenih tekućinom (vodom). Čepovi (težine) koji pokazuju nivo tečnosti u ovim cilindrima su označeni crnom bojom.
Rice. 3 Dijagram hidraulične prese
Rice. 4. Primjena hidraulične prese
Šta se desilo ovde? Pritisnuli smo čep u lijevom cilindru, što je tečnost izbacilo iz ovog cilindra prema desnom cilindru, uslijed čega se čep u desnom cilindru, koji je doživljavao pritisak tekućine odozdo, podigao. Dakle, fluid prenosi pritisak.
Isti eksperiment, samo u malo drugačijem obliku, proveo sam kod kuće: demonstraciju eksperimenta sa dva cilindra povezana jedan s drugim – medicinskim špricevama spojenim jedan s drugim i napunjenim tekućinom-vodom.
Dizajn i princip rada hidraulične prese opisan je u udžbeniku za 7. razred za srednje škole,
Eksperiment 2 (video, koristeći metodu modeliranja za demonstraciju sklapanja ovog uređaja na prezentaciji)
U razvoju prethodnog eksperimenta, da bih demonstrirao Pascalov zakon, sastavio sam i model drvenog mini bagera, čija su osnova klipni cilindri napunjeni vodom. Zanimljivo je da sam kao klipove koji podižu i spuštaju granu i kašiku bagera koristio medicinske špriceve koje je izmislio sam Blaise Pascal da potvrdim svoj zakon.
Dakle, sistem se sastoji od običnih medicinskih špriceva od 20 ml (funkcija upravljačkih poluga) i istih špriceva od 5 ml (funkcija klipova). Ove špriceve sam napunio tečnošću – vodom. Za spajanje špriceva korišćen je sistem kapaljke (obezbeđuje zaptivanje).
Da bi ovaj sistem radio, pritisnemo polugu na jednom mjestu, pritisak vode se prenosi na klip, na čep, čep se podiže - bager počinje da se kreće, grana i žlica bagera se spuštaju i podižu.
Ovaj eksperiment se može pokazati odgovorom na pitanje nakon § 36, stranica 87 udžbenika A.V. Peryshkina za 7. razred: „Koje iskustvo se može iskoristiti da se pokaže posebnost prijenosa pritiska tekućinama i plinovima?“ sa stanovišta dostupnosti upotrebljenih materijala I praktična primjena Pascalov zakon.
Iskustvo 3 (video)
Pričvrstimo šuplju kuglicu (pipetu) sa mnogo malih rupa na cijev pomoću klipa (šprica).
Napunite balon vodom i pritisnite klip. Pritisak u cijevi će se povećati, voda će početi izlijevati kroz sve rupe, a pritisak vode u svim tokovima vode će biti isti.
Isti rezultat možete dobiti ako koristite dim umjesto vode.
Ovaj eksperiment je klasična demonstracija Pascalovog zakona, ali korištenje materijala dostupnih svakom učeniku čini ga posebno učinkovitim i nezaboravnim.
Slično iskustvo je opisano i komentarisano u udžbeniku za 7. razred za srednje škole,
Zaključak
Pripremajući se za takmičenje, ja:
- studirao teorijski materijal na temu koju sam izabrao;
- izradio uređaje domaće izrade i izvršio eksperimentalno ispitivanje Pascalovog zakona na modelima: model hidraulične prese, model bagera.
zaključci
Pascalov zakon, otkriven u 17. stoljeću, relevantan je i široko korišten u naše vrijeme u dizajnu tehničkih uređaja i mehanizama koji olakšavaju ljudski rad.
Nadam se da će instalacije koje sam prikupio biti interesantne mojim prijateljima i kolegama iz razreda i da će mi pomoći da bolje razumijem zakone fizike.
Razred 7 Lekcija br. 41 Datum
Tema: Pascalov zakon. Hidraulična presa.
Vrsta lekcije: Lekcija o učenju novog gradiva.
Ciljevi i zadaci lekcije:
obrazovna svrha - uvesti Pascalov zakon, proširiti i produbiti znanja učenika na temu „Pritisak“, razgovarati o razlici između čvrstih materija, tečnosti i gasova; uvesti novi koncept „Hidraulična presa“, pomoći studentima da shvate praktični značaj i korisnost stečenih znanja i vještina.
Razvojni cilj – stvoriti uslove za razvoj istraživačkih i kreativnih vještina; komunikacijske i saradničke vještine.
Obrazovni cilj – doprinose usađivanju kulture umnog rada, stvaraju uslove za povećanje interesovanja za gradivo koje se proučava.
Oprema :
prezentacija, video klipovi
kartice pojedinačnih zadataka
Tokom nastave.
1.Org. momenat.
Priprema učenika za rad na času. Prijem "Smile"
2. Motivacija i postavljanje ciljeva i zadataka časa.
Demonstracija slajda sa slikama. Ciljevi naše lekcije su sljedeći:
- Danas ćemo na času proučavati jedan od najvažnijih zakona prirode, Pascalov zakon. Svrha naše lekcije: proučiti zakon, kao i naučiti objasniti niz fizičkih pojava koristeći Pascalov zakon. Vidi primjenu zakona u praksi.
Istražiti fizičku osnovu uređaj i rad hidraulične mašine;
Dajte koncept hidraulične prese i pokažite njenu praktičnu primjenu.
3. Proučite novu temu
Sva tijela se sastoje od molekula i atoma. Pogledali smo tri različita stanje agregacije tvari i na osnovu njihove strukture razlikuju se po svojstvima. Danas ćemo se upoznati sa uticajem pritiska na čvrste, tečne i gasovite materije. Pogledajmo primjere:
Zabijamo ekser u dasku čekićem. šta vidimo? U kom pravcu deluje pritisak?
(Pod pritiskom čekića ekser ulazi u dasku. U pravcu sile. Daska i ekser su integralna čvrsta tijela.)
Uzmimo pijesak. Ovo je čvrsta zrnasta supstanca. Napunite cijev s klipom pijeskom. Jedan kraj cijevi je prekriven gumenim filmom. Pritisnemo klip i posmatramo.
(Pjesak pritišće zidove filma ne samo u smjeru sile, već i sa strane.)
Sada da vidimo kako se tečnost ponaša. Napunimo epruvetu tečnošću. Pritisnemo klip, posmatramo i upoređujemo sa rezultatima prethodnog eksperimenta.
(Film poprima oblik lopte, čestice tečnosti se jednako pritiskaju u različitim pravcima.)
Pogledajmo primjer plina. Hajde da naduvamo loptu.
(Pritisak se prenosi ravnomjerno česticama zraka u svim smjerovima.)
Ispitivali smo uticaj pritiska na čvrste rasute, tečne i gasovite materije. Koje ste sličnosti uočili?
(Za tečnosti i gasove pritisak deluje podjednako u različitim pravcima, a to je posledica nasumičnog kretanja ogromnog broja molekula. Kod čvrstih rasutih materija pritisak deluje u pravcu sile i u stranu.)
Objasnimo detaljnije proces prijenosa pritiska tekućinama i plinovima.
Zamislite da je cijev sa klipom ispunjena zrakom (gasom). Čestice u gasu su ravnomerno raspoređene po zapremini. Pritisnemo klip. Čestice koje se nalaze ispod klipa su sabijene. Zbog svoje pokretljivosti, čestice plina će se kretati u svim smjerovima, zbog čega će njihov raspored ponovno postati ujednačen, ali gušći. Zbog toga se pritisak gasa svuda povećava. To znači da se pritisak prenosi na sve čestice gasa.
Hajde da uradimo eksperiment sa Pascalovom loptom. Uzmimo šuplju loptu raznim mjestima uske rupe i pričvrstite ga na cijev pomoću klipa.
E 
Ako cijev napunite vodom i pritisnete klip, voda će istjecati iz svih rupa na kugli u obliku potočića.(Djeca iznose svoja nagađanja.)
Hajde da formulišemo opšti zaključak.
Klip pritiska na površinu vode u cijevi. Čestice vode koje se nalaze ispod klipa, sabijajući se, prenose svoj pritisak na druge slojeve koji leže dublje. Tako se pritisak klipa prenosi na svaku tačku tečnosti koja ispunjava loptu. Kao rezultat toga, dio vode se istiskuje iz lopte u obliku potoka koji teku iz svih rupa.
Pritisak koji se vrši na tečnost ili gas prenosi se bez promene na svaku tačku zapremine tečnosti ili gasa. Ova izjava se zove Pascalov zakon.
4. Konsolidacija: odgovorite na pitanja
1. Ako iz vazdušnog pištolja pucate u tvrdo kuvano jaje, metak će napraviti samo prolaznu rupu u njemu, dok će ostatak ostati netaknut. Ali ako pucaš u sirovo jaje, onda će se razbiti na komade. (Kada je pucano na kuhano jaje metak probija čvrsto tijelo, pa probija u smjeru leta jer se pritisak prenosi u tom smjeru.)
2.Zašto je eksplozija školjke pod vodom destruktivna za organizme koji žive u vodi? (Eksplozijski pritisak u tečnosti, prema Pascalovom zakonu, prenosi se podjednako u svim pravcima i životinje mogu umrijeti od toga)
3. Zli duh, koji je unutra u gasovitom stanju boca, vrši snažan pritisak na njene zidove, dno i čep. Zašto duh udara na sve strane, ako u gasovitom stanju nema ni ruke ni noge? Koji zakon mu to dozvoljava? (molekule, Pascalov zakon)
4. Za astronaute se hrana priprema u polutečnom obliku i stavlja u cijevi s elastičnim stijenkama. Šta pomaže astronautima da istiskuju hranu iz cijevi?
(Paskalov zakon)
5. Pokušajte objasniti proces pravljenja staklenih posuda, kada se zrak upuhuje u kap rastopljenog stakla?
(Prema Pascalovom zakonu, pritisak unutar gasa će se prenositi podjednako u svim pravcima, a tečno staklo će se naduvati poput balona.)
Primjena Pascalovog zakona u praksi
Motivacija za proučavanje ove teme: “Hidraulična presa”
Vjerovatno ste primijetili situaciju: guma je probušena, vozač, koristeći uređaj, lako podiže automobil i mijenja oštećeni točak, uprkos činjenici da je automobil težak oko 1,5 tona.
Hajde da zajedno odgovorimo na pitanje: zašto je to moguće?
Koristi dizalicu. Dizalica je hidraulična mašina.
Mehanizmi koji rade pomoću neke vrste tečnosti nazivaju se hidraulični (grčki "gidor" - voda, tečnost).
Hidraulična presa je mašina za obradu materijala pritiskom, pogonjena komprimovanom tečnošću.
odgovori na pitanja.
Da li su cilindri i klipovi isti? Koja je razlika?
Šta to znači: svaki klip radi svoje?
Na kom zakonu se zasniva rad hidraulične prese?
Dizajn hidraulične prese zasnovan je na Pascalovom zakonu. Dvije međusobno povezane posude napunjene su homogenom tekućinom i zatvorene sa dva klipa čija je površina S 1 i S 2 (S 2 > S 1 ). Prema Pascalovom zakonu imamo jednakost pritisaka u oba cilindra: str 1 =p 2 .
p1=F1/S1, P2=F2/ S2 , F1/S1= F2/ S2, F1 S2=F2 S1
Kada hidraulička presa radi, stvara se dobitak u snazi jednak omjeru površine većeg klipa prema površini manjeg.
F 1/ F 2 = S 1/ S 2.
Princip rada hidraulične prese.
Presovano tijelo je postavljeno na platformu spojenu na veliki klip. Mali klip stvara veliki pritisak na tečnost. Ovaj pritisak se prenosi bez promene na svaku tačku tečnosti koja puni cilindre. Dakle, isti pritisak djeluje na veći klip. Ali pošto je njegova površina veća, sila koja djeluje na njega bit će veća od sile koja djeluje na mali klip. Pod uticajem ove sile, veći klip će se podići. Kada se klip podigne, tijelo se naslanja na stacionarnu gornju platformu i stisne se. Manometar, koji mjeri pritisak tečnosti, -sigurnosni ventil, automatski se otvara kada pritisak pređe dozvoljenu vrednost. Iz malog cilindra u veliki, tečnost se pumpa uzastopnim pokretima malog klipa.
Hidraulične prese se koriste tamo gde je potrebna veća sila. Na primjer, za cijeđenje ulja iz sjemena u uljarama, za presovanje šperploče, kartona, sijena. U metalurškim postrojenjima hidraulične prese koriste se u proizvodnji čeličnih osovina mašina, željezničkih kotača i mnogih drugih proizvoda. Moderne hidraulične prese mogu proizvesti stotine miliona njutna sile.
Milioni automobila opremljeni su hidrauličnim kočnicama. Desetine i stotine hiljada bagera, buldožera, dizalica, utovarivača i liftova opremljeni su hidrauličnim pogonom.
Korišćen u velikim količinama hidraulične dizalice i hidraulične prese za razne svrhe - od pritiskanja guma na garniture točkova vagona do podizanja rešetki pokretnog mosta kako bi se omogućilo brodovima da prolaze rijekama.
Demonstracija video klipa
5. Provjera razumijevanja : Odgovorite na pitanja testa.
str = F/ S?A) rad
B) snaga
B) pritisak
A) Joule
B) Pascal
B) Newton
A) 40 mg
B) 0,1 kPa
B) 5 kN
2, u Pa.
A) 1000 Pa
B) 10 Pa
B) 10.000 Pa
D) 100 Pa
A) F= pS
B) F = mg
B) F= kx
A ) F= pS
B ) p = F/ S
B) P=pgh
A) smanjiti; manje; manje
B) smanjiti; više; više
B) povećanje; više; više
D) povećanje; manje; više
A) smanjiti; više; manje
B) smanjiti; više; više
B) smanjiti; manje; manje
D) povećanje; više; više
A) oštrice noža su naoštrene
D) noževi se zamjenjuju konopom za pecanje
2 . Izračunajte pritisak kutije.
A) 4800 Pa
B) 135 Pa
B) 13500 Pa
D) 480 Pa
2 .
A) 100 Pa
B) 200 mPa
B) 300 kPa
D) 0,5 Pa
B) do dna posude
D) u svim pravcima
A) 4000 Pa
B) 0,4 Pa
B) 0,004 Pa
D) 400 Pa
A) 1300 kg/m 3
B) 500m
B) 1500 Pa
D) 600 J
7. Međusobna provjera: razmjena bilježnica i provjera
Opcija 1: 1c, 2b, 3a, 4d, 5d, 6d, 7d, 8a
Opcija 2: 1b, 2d, 3a, 4a, 5d, 6b, 7d, 8c
6. Sumiranje. Zadaća. ξ 44,45 , sastaviti uporednu tabelu: “Pritisak čvrstih materija, tečnosti i gasova”
Odgovorite na test pitanja.
Opcija 2
Koji fizička količina određena formulomstr = F/ S?
A) rad
B) snaga
B) pritisak
Koja je od navedenog osnovna mjerna jedinica za pritisak?
A) Joule
B) Pascal
B) Newton
Koja od sljedećih vrijednosti može izraziti pritisak?
A) 40 mg
B) 0,1 kPa
B) 5 kN
Izrazite pritisak kao 0,01 N/cm 2, u Pa.
A) 1000 Pa
B) 10 Pa
B) 10.000 Pa
D) 100 Pa
Koja formula se može koristiti za izračunavanje sile pritiska?
A) F= pS
B) F = mg
B) F= kx
Koja formula se može koristiti za izračunavanje pritiska?
A ) F= pS
B ) p = F/ S
B) P=pgh
Navedite nekoliko riječi koje nedostaju. Alati za rezanje se naoštravaju kako bi…pritisak, pošto je…područje oslonca,…pritisak.
A) smanjiti; manje; manje
B) smanjiti; više; više
B) povećanje; više; više
D) povećanje; manje; više
Navedite nekoliko riječi koje nedostaju.CSenke zgrada postavljaju se na široke temelje kako bi…pritiskale, pošto je…područje oslonca,…pritisak.
A) smanjiti; više; manje
B) smanjiti; više; više
B) smanjiti; manje; manje
D) povećanje; više; više
Pronađite pogrešan odgovor. Pokušavaju smanjiti pritisak na sljedeće načine:
A) Povećajte površinu donjeg dijela temelja
B) kamionske gume su proširene
C) točkovi su zamenjeni gusjenicama
D) Smanjite broj kolona koje podržavaju platformu
Pronađite pogrešan odgovor. Pokušavaju povećati pritisak na sljedeće načine
A) oštrice noža su naoštrene
B) kliješta se zamjenjuju kliještima
C) koristiti kolica ljeti, saonice zimi
D) noževi se zamjenjuju konopom za pecanje
Kutija težine 0,96 kN ima površinu nosača od 0,2 m 2 . Izračunajte pritisak kutije.
A) 4800 Pa
B) 135 Pa
B) 13500 Pa
D) 480 Pa
Sila od 2 N djeluje na iglu prilikom šivanja Izračunajte pritisak koji vrši igla ako je površina vrha 0,01 mm 2 .
A) 100 Pa
B) 200 mPa
B) 300 kPa
D) 0,5 Pa
Navedite netačnu izjavu.
A) Pritisak plina nastaje udarima nasumično pokretnih molekula
B) plin vrši jednak pritisak u svim smjerovima
C) ako masa i temperatura gasa ostanu nepromenjene, onda kako se zapremina gasa smanjuje, pritisak raste
D) ako masa i temperatura gasa ostanu nepromenjene, onda kako se zapremina gasa povećava, pritisak se ne menja
Pascalov zakon kaže da tečnosti i gasovi prenose pritisak koji se na njih vrši...
A) u smjeru djelovanja sile
B) do dna posude
B) u pravcu rezultujuće sile
D) u svim pravcima
Pritisak od 4 kPa odgovara pritisku...
A) 4000 Pa
B) 0,4 Pa
B) 0,004 Pa
D) 400 Pa
Koja od sljedećih vrijednosti može izraziti hidrostatički pritisak?
A) 1300 kg/m 3
B) 500m
B) 1500 Pa
D) 600 J
Djelovanje sile na čvrsto tijelo ne ovisi samo o modulu te sile, već i o površini tijela na koju djeluje. Interakcija tečnosti i gasova sa čvrste materije, kao i interakcija između susjednih slojeva tekućine ili plina također se događa ne na pojedinačnim tačkama, već na određenoj površini njihovog kontakta. Stoga je za karakterizaciju takvih interakcija uveden koncept pritiska.
Pritisak str nazovimo vrijednost jednaku omjeru modula sile pritiska F koja djeluje okomito na površinu i površine 5 ove površine:
p=F/S. (5.1)
Uz ravnomjernu raspodjelu sila pritiska, pritisak na sve dijelove površine je isti i brojčano je jednak sili pritiska koja djeluje na površinu jedinice površine.
Jedinica za pritisak određuje se iz formule (5.1). U SI, jedinicom tlaka se uzima pritisak koji uzrokuje sila od 1 N, ravnomjerno raspoređena po površini s površinom od 1 m 2 okomito na nju. Ova jedinica pritiska naziva se paskal (Pa): 1 Pa = 1 N/m 2.
Često se koriste sljedeće jedinice za nesistemski pritisak:
- tehnička atmosfera (at): 1 at=9,8·10 4 Pa;
- fizička atmosfera (atm) jednaka pritisku koji proizvodi stub žive 760 mm. Kao što je prikazano u § 24, 1 atm = 1,033 atm = 1,013·10 5 Pa;
- milimetar žive (mm Hg): 1 mm Hg. Art. » 133,3 Pa;
- bar (u meteorologiji koriste milibar); 1 bar=10 5 Pa, 1 mbar=10 2 Pa.
Pascalov zakon za tečnosti i gasove
Čvrste tvari prenose pritisak koji se na njih vrši izvana u smjeru sile koja uzrokuje taj pritisak. Tečnosti i gasovi prenose spoljni pritisak sasvim drugačije.
Razmotrite sljedeći eksperiment (slika 48). Voda se nalazi u posudi zatvorenoj čepom. U čep su umetnute tri cijevi jednakog promjera, čije su donje rupe u vodi na istoj dubini, ali usmjerene u različitim smjerovima (dolje, bočno i gore), kao i cijev koja ne dopire do vode, na koji je spojena gumena boca sa raspršivačem. Pumpanjem zraka u posudu uz njegovu pomoć povećavamo pritisak koji zrak vrši na površinu vode u posudi. Primjećujemo da se u sve tri cijevi voda diže na istu visinu. dakle, nepokretna tekućina smještena u zatvorenoj posudi prenosi vanjski pritisak koji se na nju vrši u svim smjerovima podjednako(tj. bez promjene).
Posmatranja pokazuju da se vanjski pritisak i plinovi u zatvorenoj posudi također prenose. Opisani obrazac prvi je otkrio francuski naučnik Pascal i nazvan je Pascalov zakon.
Hidrostatički pritisak
Na svaki molekul tečnosti koji se nalazi u gravitacionom polju Zemlje deluje sila gravitacije. Pod uticajem ovih sila, svaki sloj tečnosti pritiska na slojeve koji se nalaze ispod njega. Prema Pascalovom zakonu, ovaj pritisak fluid prenosi podjednako u svim smjerovima. dakle, U tečnostima postoji pritisak zbog gravitacije.
Zapažanja pokazuju da tekućina u posudi koja miruje vrši pritisak na dno i zidove posude i na bilo koje tijelo uronjeno u ovu tekućinu. Pritisak koji vrši fluid koji miruje na bilo koju površinu u dodiru s njom naziva se hidrostatski.
Formula hidrostatskog pritiska
Hidrostatički pritisak se može odrediti pomoću instrumenta koji se zove Pascalova hidrostatska ravnoteža (slika 49). U postolju P, kroz koji prolazi prstenasta cijev K, moguće je hermetički zatvoriti posude C bilo kojeg oblika koje nemaju dno. Pokretno dno ovih posuda je ravna okrugla platforma D okačena na gredu skale jednakih krakova, smještena u blizini donjeg otvora cijevi K. Ova platforma je pritisnuta na kraj cijevi silom uzrokovanom činjenicom da je uteg G postavljen na posudu za vagu okačenu na drugu gredu. Na P je pričvršćeno ravnalo L, koje se koristi za određivanje visine h tečnosti u posudi postavljenoj na postolje.
Eksperiment se izvodi ovako. Na postolju je pričvršćena posuda u obliku pravog kružnog cilindra. U njega se ulijeva voda sve dok težina te vode ne postane jednaka težini težine koja se nalazi na desnoj posudi vage, tj. R w = R g (Održavanje ove količine vode automatski osigurava sam uređaj, jer ako težina vode u posudi premašuje težinu težine, dno će se lagano otvoriti i višak vode će istjecati.)
U cilindričnoj posudi, težina tečnosti P l = r f ghS, gdje je f = rf je gustina tečnosti, g je ubrzanje gravitacije, h je visina stuba tečnosti, S je površina osnove cilindra, stoga tečnost vrši pritisak na dno posude
p=P f /S= r f gh. (5.2)Formula (5.2) određuje vrijednost hidrostatskog tlaka.
Teorijsko izvođenje formule hidrostatskog pritiska
Odaberimo stacionarni element njegove zapremine unutar fluida koji mirujeDV u obliku pravog kružnog cilindra visine h sa osnovama male površineDS, paralelno sa slobodnom površinom tečnosti (Sl. 50). Gornja osnova cilindra nalazi se od površine tečnosti na dubini h 1, a donja baza je na dubini h 2 >h 1.
Na odabrani element zapremine tečnosti deluju vertikalno tri sile: sile pritiska F 1 =p 1 DS i F 2 =p 2 DS (gdje su p 1 i p 2 vrijednosti hidrostatskog pritiska na dubinama h 1 i h 2) i gravitacije F t = rg DV = rgh DS.
Element zapremine fluida koji smo identifikovali miruje, što znači F 1 +F 2 +F t = 0, pa je stoga i algebarski zbir projekcija ovih sila na vertikalnu osu jednak nuli, tj. p 2 DS-p 1 DS-rgh DS=0, odakle dolazimo
p 2 -p 1 = rgh. (5.3)Neka se sada gornja ivica odabranog cilindričnog volumena tečnosti poklapa sa površinom tečnosti, tj. h 1 =0. Tada je h 2 =h i p 2 =p, gdje je h dubina uranjanja, a p je hidrostatički pritisak na datoj dubini. Uz pretpostavku da je pritisak p 1 =0 na površini tečnosti (tj. bez uzimanja u obzir spoljašnjeg pritiska na površini tečnosti), iz (5.3) dobijamo formulu za hidrostatički pritisak p =rgh, što se poklapa sa formulom (5.2).
Komunikacijski brodovi
Posude koje imaju kanal ispunjen tekućinom između sebe nazivaju se komunikacionim sudovima. Zapažanja pokazuju da se u komunikacijskim posudama bilo kojeg oblika homogena tekućina uvijek uspostavlja na istom nivou.
Različite tekućine se ponašaju različito čak i u komunikacijskim posudama istog oblika i veličine. Uzmimo dvije cilindrične komunikacijske posude istog prečnika (slika 51), na njihovo dno (osenčeno) sipamo sloj žive, a na vrh sipamo tečnost različite gustine u cilindre, na primer r 2
Odaberimo mentalno, unutar cijevi koja povezuje komunikacijske posude i ispunjenu živom, područje površine S, okomito na horizontalnu površinu. Pošto tečnosti miruju, pritisak na ovo područje sa leve i desne strane je isti, tj. p 1 = p 2 . Prema formuli (5.2), hidrostatički pritisak p 1 = r 1 gh 1 i p 2 = r 2 gh 2 . Izjednačavanjem ovih izraza dobijamo r 1 h 1 2 h 2 , od čega= r
h 1 /h 2 =r 2 /r 1. (5.4)Posljedično, različite tekućine u mirovanju se ugrađuju u spojne posude na način da se ispostavi da su visine njihovih stupova obrnuto proporcionalne gustoći ovih tekućina.
Ako je r 1 =r 2, onda iz formule (5.4) slijedi da je h 1 =h 2, tj. homogene tečnosti ugrađuju se u komunikacione posude na istom nivou.
Princip rada hidraulične prese
Hidraulička presa se sastoji od dvije međusobno povezane posude cilindričnog oblika i različitih prečnika, u kojima se nalaze klipovi čije su površine S 1 i S 2 različite (S 2 >> S 1). Cilindri su napunjeni tečnim uljem (obično transformatorskim uljem). Uređaj za hidrauličnu presu je shematski prikazan na Sl. 52 (ova slika ne prikazuje rezervoar za ulje i sistem ventila).
Bez opterećenja, klipovi su na istom nivou. Na klip S 1 djeluje sila F 1 , a tijelo koje treba pritisnuti postavlja se između klipa S 2 i gornjeg nosača.
Sila F 1, koja djeluje na klip S 1, stvara dodatni pritisak p = F 1 / S 1 u tekućini. Prema Pascalovom zakonu, ovaj pritisak se prenosi fluidom u svim smjerovima bez promjene. Posljedično, sila pritiska djeluje na klip S 2 F 2 =pS 2 =F 1 S 2 /S 1.Iz ove jednakosti slijedi da
F 2 /F 1 =S 2 /S 1. (5.5)Posljedično, sile koje djeluju na klipove hidraulične preše proporcionalne su površinama ovih klipova. Stoga, uz pomoć hidraulične preše, možete dobiti dobitak na snazi, što je veći S 2 veći od S 1 .
Hidraulična presa se široko koristi u tehnologiji.2.5.2. Najjednostavnije hidraulične mašine.
Hidraulična presa. Karikaturista
2.5.1. Instrumenti za mjerenje tlaka
Pijezometri. Uronimo staklene cijevi, otvorene na oba kraja, u tekućinu koja “apsolutno” miruje, tako da im se donji krajevi poklapaju sa tačkama u (slika 2.11). U obje cijevi sa otvorenim krajevima, tekućina će se podići na istu visinu, koja će ležati na ravni vode u odnosu na referentnu ravninu. Ova visina je jednaka visini ukupne hidrostatičke glave, mjerene ne apsolutnim pritiskom, već prekomjernim pritiskom.
Sl.2.11. Zakon raspodjele pritiska
u "apsolutno" stacionarnoj tečnosti
Takve cijevi, otvorene na oba kraja, dizajnirane za mjerenje tlaka, tačnije pijezometrijske visine, nazivaju se pijezometri ili piezometrijske cijevi.
Pijezometri su pogodni za merenje relativno niskih pritisaka jer... Već s vodom u cijevi bi se popeo na visinu od 10 m, a mineralno ulje relativne težine od 0,8 - do 12,5 m.
Manometri diferencijalnog pritiska. Za mjerenje razlike tlaka u dvije tačke koriste se diferencijalni manometri, od kojih je najjednostavniji oblikovani manometar (slika 2.12).
Rice. 2.12. Manometar diferencijalnog pritiska
Manometri diferencijalnog pritiska mogu mjeriti oba viška (slika 2.11, A), i vakuumski pritisak (slika 2.11, b). Ako se pomoću takvog manometra, obično napunjenog živom, izmjeri razlika u tlaku i gustoći u tekućini koja u potpunosti ispunjava spojne cijevi, tada
Prilikom mjerenja malih pritisaka plinova umjesto žive koriste se alkohol, kerozin, voda itd.
Pijezometri i diferencijalni manometri se koriste za mjerenje tlaka ne samo u tekućini koja miruje, već iu protoku.
Za mjerenje pritisaka većih od 0,2-0,3 koriste se mehanički manometri - opružni ili membranski. Princip njihovog rada zasniva se na deformaciji šuplje opruge ili membrane pod uticajem izmerenog pritiska. Kroz mehanizam, ova deformacija se prenosi na strelicu, koja pokazuje količinu pritiska koji se mjeri na brojčaniku.
Uz mehaničke mjerače tlaka koriste se električni mjerači tlaka. Kao osjetljivi element (senzor) u elektromanometru se koristi membrana. Pod uticajem izmerenog pritiska, membrana se deformiše i preko transmisionog mehanizma pokreće klizač potenciometra koji je zajedno sa pokazivačem uključen u električno kolo.
Jedinični odnos pritiska:
1at = 1kgf/cm 2 =10 m vode st. = 736,6 mm Hg. Art. = 98066.5 Pa 10 5 Pa.
1 kPa = 10 3 Pa; 1 MPa = 10 6 Pa.
Pri normalnom atmosferskom pritisku (0,1033 MPa) visina je 10,33 m za vodu, 13,8 m za benzin (= 750 kg/m3), 0,760 m za živu, itd.
2.5.2. Najjednostavnije hidraulične mašine. Hidraulična presa. Karikaturista
Hidraulična presa. Presa se u tehnici koristi za stvaranje velikih sila pritiska, koje su neophodne u tehnici pri obradi metala pritiskom, prešanju, štancanju, briketiranju, ispitivanju raznih materijala itd.
Presa se sastoji od komunikacionih cilindara sa klipovima, međusobno povezanih cevovodom (slika 2.13).
Rice. 2.13. Dijagram hidraulične preše
Jedna od posuda ima površinu manju od površine druge posude. Ako se na klip u posudi 1 primjenjuje sila, tada se ispod njega stvara hidrostatički tlak, određen formulom.
Prema Pascalovom zakonu, pritisak se prenosi na sve tačke fluida, uključujući i područje. Stvara snagu
Izražavajući kroz, dobijamo
Dakle, sila je onoliko puta veća od sile koja djeluje na klip u malom presjeku koliko je površina veća od površine.
Sila se obično stvara pomoću klipne pumpe, koja dovodi tečnost (ulje, emulziju) u komoru za presovanje. Sila može pritisnuti proizvod koji se nalazi između klipa i stacionarne platforme. Praktično razvijena sila je manja od sile zbog trenja između klipova i cilindara. Ovo smanjenje se uzima u obzir koeficijentom korisna akcija pritisnite -. Moderne hidraulične prese razvijaju snagu do 100.000 tona ili više.
- U kontaktu sa 0
- Google+ 0
- uredu 0
- Facebook 0
