Меню

Примеры изменения давления в технике примеры

Школьная Энциклопедия

Nav view search

Навигация

Искать

Использование давления в практических целях

Человек давно научился использовать давление в своей практической деятельности.

Давление твёрдых тел на службе человеку

Трудно назвать точный период, когда появилась первая лопата. Скорее всего, ещё в древние времена, когда люди начали заниматься земледелием. Казалось бы, какое отношение имеет этот инструмент к использованию давления в практических целях? Оказывается, самое прямое.

Из формулы расчёта давления мы знаем, что чем меньше площадь поверхности твёрдого тела, к которому приложена сила, тем бóльшим будет давление, создаваемое этой силой на единицу площади. Конструкция лопаты такова, что когда мы ею копаем землю, то своим весом создаём большое давление на поверхность очень маленькой площади. Чем острее заточена лопата, тем меньшее усилие нам нужно приложить, чтобы она вошла глубоко в землю.

По такому же принципу создаёт давление обычная канцелярская кнопка. Достаточно придавить её пальцем, как её заострённый конец легко входит в деревянную поверхность.

Сконцентрировать силу на малой площади и тем самым увеличить давление можно с помощью простого приспособления, называемого клином.

Клин представляет собой призму, рабочие поверхности которой сходятся под острым углом. Если приложить силу к основанию этой призму, то она разложится на 2 составляющие, перпендикулярные рабочей поверхности. Каждая из этих сил создаёт давление на поверхность тела, в которое этот клин вгоняется. Используя клин, например, раскалывают древесину. В Древнем Египте с помощью бронзовых клиньев откалывали каменные блоки для строительства.

Клин — один из простейших механизмов, позволяющих ещё и увеличивать приложенную силу. Отношение силы, которую развивает механизм (нагрузки) к прикладываемой силе (усилию) называется выигрышем силы. Выигрыш силы для клина равен отношению его длины к толщине тупого конца. По принципу клина действуют топор, игла, пилá, нож.

Использование давления воздуха в технических устройствах

Простейшее устройство, использующее в своей работе атмосферное давление, — медицинский шприц. Он состоит из прозрачного цилиндра, внутри которого ходит поршень. Когда нам нужно набрать в шприц лекарственный раствор, мы начинаем поднимать поршень. Воздух между дном и поршнем разрежается. И за счёт разницы давлений внутри шприца и наружного атмосферного давления жидкость будет подниматься вверх, пока не заполнит свободное пространство.

Так же поднимается жидкость в пипетке. По такому же принципу устроены доильный аппарат, поилка для птиц, мыльница на присосках, пылесос.

Всасывающий водяной насос

Первым устройством, использующим атмосферное давление, был всасывающий водяной насос. Его изобрёл и описал древнегреческий механик Ктептизий в 1 веке до н.э. В те времена металлов ещё не было, и насосы изготавливались из дерева. Конечно, они часто ломались и были недолговечны. Но их успешно использовали для тушения пожаров. Позднее, когда началась промышленная революция, с помощью таких насосов стали откачивать воду из шахт и рудников. В наше время водяные насосы используются для подъёма воды из скважин и колодцев.

Самый простой всасывающий насос, как и шприц, также состоит из цилиндра, внутри которого движется плотно пригнанный к стенкам цилиндра поршень. Но в отличие от шприца, в самом поршне и в нижней части цилиндра имеются 2 клапана. Они открываются только вверх. Когда поршень поднимается вверх, воздух в цилиндре разрежается, давление понижается. Открывается нижний клапан, и вода под воздействием атмосферного давления устремляется вверх за поршнем. Когда поршень начинает двигаться вниз, вода давит на нижний клапан, и он закрывается. Но в это же время под давлением воды открывается клапан в самом поршне, разрешая воде заполнять пространство над ним. Когда поршень снова начнёт своё движение вверх, находящаяся в цилиндре над ним вода также будет подниматься и начнёт выливаться в трубу.

Читайте также:  Как помочь себе при резком повышении давления

Воздушный насос

Воздушный насос, которым мы накачиваем мяч или автомобильную шину, использует в своей работе сжатый воздух. Простейший воздушный насос похож на шприц. Конечно, его цилиндр и поршень отличается от аналогичных частей шприца размерами и материалом, из которого они изготовлены. Кроме того, такой насос имеет в корпусе 2 отверстия. Одно предназначено для забора воздуха, а в другое вставлен резиновый шланг с ниппелем на конце. Воздух попадает в корпус, когда поршень движется вверх. Опускаясь, поршень сжимает воздух и выталкивает его через ниппель в шину или мяч.

Ниппель — специальное приспособление, пропускающее воздух только в одну сторону. Он представляет собой тоненькую металлическую трубочку, в боковой поверхности которой есть маленькое отверстие. На это отверстие надевают резиновую трубочку, которая раздувается и пропускает воздух, подающийся из насоса под давлением. Обратно выйти трубочка воздуху не позволяет. Этот процесс мы наблюдаем, когда накачиваем простым ручным насосом колесо велосипеда. Если мы не поставим ниппель на шланг насоса, воздух тут же вырвется из колеса наружу.

Насос-компрессор

Работает такой насос по такому же принципу, что и воздушный насос. Но поршень приводится в движение не вручную, а с помощью специального вращающегося маховика. Цилиндр в компрессоре расположен горизонтально, поршень движется влево-вправо. В цилиндре поставлена заслонка, в которой расположен клапан, открывающийся при движении поршня вправо. В этот момент воздух, сжатый поршнем, закачивается в шину или баллон. При движении влево открывается клапан в поршне и атмосферный воздух попадает в цилиндр.

Гидравлическая машина

Устройства, действующие на основе законов о равновесии жидкостей, широко используются в современной технике. Они называются гидравлическими машинами.

Простейшая гидравлическая машина состоит из двух цилиндров, имеющих разные диаметры, соединённых между собой трубкой. Внутри каждого цилиндра движется поршень соответствующего диаметра. Цилиндры заполняют жидкостью. Так как они являются сообщающимися сосудами, то жидкости в них устанавливаются на одном уровне.

Предположим, площади поршней равны S1 и S2. На поршни соответственно действуют силы F1 и F2.

Давление под поршнем меньшей площади р1 = F1/S1. Давление под бóльшим поршнем р2 = F2/S2. Согласно закону Паскаля, давление жидкости передаётся одинаково по всем направлениям. Следовательно, р1 = р2, а F1/S1 = F2/S2. Отсюда следует, что F2/F1 = S2/S1.

На бóльший поршень действует сила во столько раз превышающая силу, действующую на меньший поршень, во сколько раз площадь бóльшего поршня больше площади меньшего.

Отношение F2/F1 называют выигрышем в силе.

Гидравлическая машина позволяет с помощью малой силы уравновесить большую.

Принцип работы гидравлической машины положен в основу работы гидравлического пресса. Такие прессы применяются там, где требуется сила большой величины, например, на маслобойных заводах при выжимке масла из семян, для изготовления деталей под большим давлением на металлургических производствах и др.

Тело, которое нужно сжать, кладут на платформу, соединённую с поршнем бóльшей площади. С помощью меньшего поршня создают давление, которое передаётся на бóльший поршень. Сила, воздействующая на него, многократно превосходит силу, приложенную к малому поршню. Под её действием поднимается платформа вместе со сжимаемым телом. Так как над ней закреплена ещё одна платформа, неподвижная, то тело упирается в неё и сдавливается.

Работа шлюзов

На основе закона о сообщающихся сосудах устроена работа шлюзов. Чтобы перевести судно из одного водного пространства в другое, если у них разные уровни воды, делают обводной канал со шлюзом. Например, судну нужно обойти плотину ГЭС на реке. Естественно, уровни воды до плотины и после неё различаются.

Читайте также:  Регулятор давления топлива альфа ромео 156

Собственно, шлюз — это герметичная камера, которая соединяет две части водного канала. По обеим её сторонам расположены металлические щиты (ворота), которые открываются попеременно в зависимости от направления движения судна. Если судно поднимается по каналу, то для его захода в шлюзовую камеру открываются нижние ворота. После того как оно туда зашло, эти ворота закрывают. Уровень воды в камере с помощью перепускного клапана повышается до её уровня в следующем участке канала. После этого открываются другие ворота, и судно выходит из шлюза. Если судно нужно перевести на участок с более низким уровнем воды, то процесс происходит в обратном направлении.

Описанные выше примеры устройств, использующих в своей работе давление, очень просты по своей конструкции. Но принципы их работы положены в основу гораздо более сложных по своим функциональным возможностям приборов и аппаратов, которые успешно применяются практически во всех отраслях промышленности.

Источник

«Давление в природе и технике»

  1. Давление твердого тела и способы его изменения();
  2. Примеры увеличения давления в живой природе;
  3. Примеры уменьшения давления в живой природе, технике и быту;
  4. Примеры увеличения давления в технике и быту;
  5. Выводы;
  6. Использованная литература и ресурсы.

Скачать:

Вложение Размер
davlenie_v_prirode_i_tehnike_shuvalov_vadim.ppt 1.04 МБ
Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Шувалов Вадим 9а класс

Содержание Давление твердого тела и способы его изменения(); Примеры увеличения давления в живой природе; Примеры уменьшения давления в живой природе, технике и быту; Примеры увеличения давления в технике и быту; Выводы; Использованная литература и ресурсы.

Давление твердого тела. Почему мальчик без лыж проваливается сильнее?

Давление в природе и технике. Уменьшение давления Увеличение давления

А так — не очень. Почему? Казалось бы, в обоих случаях на опору действует одна и та же сила – вес тела Мягко, не правда ли? Есть над чем подумать…

Способы изменения давления. Величину, численно равную силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно к этой поверхности, называют давлением. Да, сила одинакова, но давление различно. Уменьшая или увеличивая площадь опоры , на которую действует сила, мы тем самым увеличиваем или уменьшаем давление.

Лёжа в постели, человек (при весе в 600Н) опирается примерно на 0,5 м 2 поверхности тела, а на ровной поверхности на 0, 01 м 2 . В первом случае он оказывает давление 1200Н/ м 2 , а во втором -60000 Н/ м 2 . Это различие в давлении и ощущается как «мягко» и «жёстко». Прикосновение к тайне.

Примеры увеличения давления. Вас ужалила оса или пчела, которая действует на кожу с силой лишь 0,00001Н. Подсчитав давление жала осы на кожу – 33 000 000 000 Н/ м 2, вы получите пример того, как даже при малых силах давление может быть большим, если мала площадь поверхности, на которую действует сила.

Зачем животным нужны острые клыки, рога, когти, зубы, иглы? Увеличение давления в живой природе.

Пиранья, рыбка- невеличка длиной 25-30 см, держит в страхе всё живое в водах Амазонки. Зубы её так остры, что она легко может перекусить палец человека. Пиранья в борьбе за существование.

«Колющие орудия» растений. Почему при сборе малины или шиповника трудно обойтись без царапин?

Давление на лёд, когда вы стоите на коньках , более чем в 100 раз превышает давление на снег, когда стоите на лыжах. Математика помогает физике.

При значительной площади опоры давление может быть малым. Вместе с поклажей этот «вездеход» пустыни весит немало – до 7000Н. Не имея достаточно большой площади опоры, он просто увяз бы в песках. «Вездеход» пустыни.

Человек в своей практической деятельности часто решает задачи, связанные с уменьшением давления. При соединении деревянных деталей болтами под гайку подкладывают широкие шайбы(большая площадь опоры). Без них гайка врезается в дерево, крепление ослабевает . Учёт давления в практической деятельности.

Чтобы уменьшить давление на грунт, тяжелые машины ставят на широкие колёса. Для передвижения в пустынях машины снабжают сверхбаллонами. Проявление давления в технике.

В условиях бездорожья, заболоченных участков, снежной целины хорошо зарекомендовали себя вездеходы, обладающие высокой проходимостью. Давление снегоболотохода на грунт при нагрузке 80 000Н в 10-20 раз меньше , чем давление грузовика. «Вездеход» бездорожья.

Тяжеловесные грузы (до 5000000Н) перевозят по автострадам и железным дорогам на многоосных платформах. Их «пассажиры» — части корпусов океанских судов , локомотивы турбогенераторы, энергоблоки и так далее. Учёт давления на транспорте.

При прокладке железнодорожных путей рассчитывают давление поездов на земляное полотно. Для насыпи не годятся рыхлые породы. Балластный слой должен состоять из щебня, песка и гравия. Учет давления при строительстве дорог.

Проектируя здания, учитывают их давление на грунт. Для уменьшения давления постройки на фундамент увеличивают площадь его нижней части. Учет давления при строительстве домов.

Учет давления при строительстве и эксплуатации мостов. Такой знак при въезде на мост означает, что максимальный вес транспортной единицы с грузом не должен быть больше 7 тонн(70 000Н), чтобы не превысить допустимую силу давления на опоры моста.

Задача на смекалку Трактор оказывает на землю примерно такое же давление, что и человек. Почему же тогда человек легко может стоять на кирпиче, в то время как трактор этот кирпич раздавит?

Учет давления в жизненной ситуации. Почему провалившемуся под лёд протягивают доску, лестницу и тому подобное?

Примеры увеличения давления за счет уменьшения площади опоры.

Алмазный бур Алмазный бур «грызет» крепчайшие породы – скважина все глубже уходит в толщу земли. Это происходит потому, что на малой площади опоры сосредотачивается большая сила. Алмазная буровая коронка

Большая сила побеждает. Ледокол не колет, а скорее давит лёд носовой частью. Для увеличения давления носовые цистерны наполняют водой.

Проявление давления на производстве. В мощных прокатных станах сила давления достигает 300 000 000Н Значительно сложнее получить высокое давление на больших площадях.

Невероятно, но факт. Удар – один из эффективных способов создания кратковременных высоких давлений. Давление пули, ударяющей в стальную болванку 15 600 000 000 Па.

Мир глазами физика. Сверхвысокое давление (30 000 000 000 Па) на больших площадях возникает при взрыве. Взрыв формует металлы, прокладывает траншеи. А в этом агрегате взрыв сваривает медь и алюминий, медь и сталь.

Получение алмазов При температуре 2300 С и давлении 10 000 000 000 Па были получены искусственные алмазы .

Давление в глубинах небесных тел. Сверхвысокое давление существует в глубинах небесных тел. Давление в центре земного шара – около 300 000 000 000 000 Па Извержение вулкана

Выводы: Давление увеличить P ——— силу увеличить F или площадь опоры уменьшить S Давление уменьшить P ——— силу уменьшить F или площадь опоры увеличить S

Список использованной литературы 1.Перышкин А.В. Физика.7 класс: Учебник для общеобразовательных заведений- М.:Дрофа, 2004. 2. Степанова Г.Н., Степанов А.П.Сборник вопросов и задач по физике: Спб.:ООО «СТП Школа»,2005 Ресурсы: Диафильм для 7 класса «Давление в природе и технике»

Источник

Adblock
detector