Prawo Pascala i jego zastosowanie Prasy hydrauliczne. Nauki przyrodnicze i ścisłe. Najprostsze maszyny hydrauliczne

Definicja

Prasa hydrauliczna to maszyna działająca w oparciu o prawa ruchu i równowagi płynów.

Prawo Pascala leży u podstaw zasady działania prasy hydraulicznej. Nazwa tego urządzenia pochodzi od greckiego słowa hydraulika – woda. Prasa hydrauliczna to maszyna hydrauliczna służąca do prasowania (wyciskania). Prasę hydrauliczną stosuje się tam, gdzie potrzebna jest większa siła, np. przy wyciskaniu oleju z nasion. Stosując nowoczesne prasy hydrauliczne, można osiągnąć siły do (10)^8$niutonów.

Podstawą maszyny hydraulicznej są dwa cylindry o różnych promieniach z tłokami (rys. 1), które są połączone rurą. Przestrzeń w cylindrach pod tłokami jest zwykle wypełniona olejem mineralnym.

Aby zrozumieć zasadę działania maszyny hydraulicznej należy pamiętać czym są naczynia połączone i jakie jest znaczenie prawa Pascala.

Statki komunikacyjne

Naczynia połączone to naczynia połączone ze sobą, w których ciecz może swobodnie przepływać z jednego naczynia do drugiego. Kształt naczyń połączonych może być inny. W naczyniach połączonych ciecz o tej samej gęstości ustala się na tym samym poziomie, jeśli ciśnienia nad swobodnymi powierzchniami cieczy są takie same.

Z ryc. 1 widzimy, że konstrukcyjnie maszyna hydrauliczna składa się z dwóch połączonych naczyń o różnych promieniach. Jeśli na tłoki nie działają żadne siły, wysokości słupów cieczy w cylindrach będą takie same.

Prawo Pascala

Prawo Pascala mówi nam, że ciśnienie wywierane przez siły zewnętrzne na płyn jest na niego przekazywane bez zmiany wszystkich jego punktów. Działanie wielu urządzeń hydraulicznych opiera się na prawie Pascala: prasy, układy hamulcowe, napędy hydrauliczne, wspomagacze hydrauliczne itp.

Zasada działania prasy hydraulicznej

Jednym z najprostszych i najstarszych urządzeń opartych na prawie Pascala jest prasa hydrauliczna, w której niewielka siła $F_1$ przyłożona do tłoka nie powoduje Duża powierzchnia$S_1$, jest przekształcane na dużą siłę $F_2$, która działa na dużym obszarze $S_2$.

Ciśnienie wytwarzane przez tłok numer jeden wynosi:

Ciśnienie drugiego tłoka na ciecz wynosi:

Jeżeli tłoki są w równowadze, to ciśnienia $p_1$ i $p_2$ są sobie równe, zatem możemy przyrównać prawe strony wyrażeń (1) i (2):

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\lewo(3\prawo).\]

Ustalmy, jaki będzie moduł siły przyłożonej do pierwszego tłoka:

Ze wzoru (4) widzimy, że wartość $F_1$ jest większa od modułu siły $F_2$ o $\frac(S_1)(S_2)$ razy.

I tak za pomocą prasy hydraulicznej można zrównoważyć znacznie większą siłę małą siłą. Stosunek $\frac(F_1)(F_2)$ pokazuje przyrost siły.

Tak działa prasa. Korpus, który należy skompresować, umieszczony jest na platformie opartej na dużym tłoku. Za pomocą małego tłoka na ciecz wytwarza się wysokie ciśnienie. Duży tłok wraz ze ściśniętym korpusem unosi się, opiera się o umieszczoną nad nimi nieruchomą platformę, korpus jest ściskany.

Z małego cylindra do dużego, ciecz jest pompowana poprzez wielokrotny ruch tłoka o małej powierzchni. Robią to w następujący sposób. Mały tłoczek podnosi się, zawór otwiera się, a ciecz zostaje zassana do przestrzeni pod małym tłokiem. Kiedy mały tłok obniża ciecz, wywierając nacisk na zawór, zamyka się, co otwiera zawór, co umożliwia przepływ cieczy do dużego naczynia.

Przykłady problemów z rozwiązaniami

Przykład 1

Ćwiczenia. Jaki będzie przyrost siły w prasie hydraulicznej, jeżeli działając na mały tłok (powierzchnia $S_1=10\ (cm)^2$) siłą $F_1=800$ N, siła uzyskana na dużym tłoku ($S_2=1000 \ (cm)^2$) równe $F_2=72000\ $ N?

Jaki przyrost siły osiągnęłaby ta prasa, gdyby nie było sił tarcia?

Rozwiązanie. Wzmocnienie siły to stosunek modułów siły otrzymanej do przyłożonej:

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

Korzystając ze wzoru otrzymanego dla prasy hydraulicznej:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\lewo(1.1\prawo),\]

Znajdźmy przyrost siły przy braku sił tarcia:

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

Odpowiedź. Przyrost wytrzymałości w prasie w obecności sił tarcia jest równy $\frac(F_2)(F_1)=90.$ Bez tarcia byłby równy $\frac(F_2)(F_1)=100.$

Przykład 2

Ćwiczenia. Korzystanie z hydrauliki mechanizm podnoszący, powinieneś podnieść ładunek o masie $m$. Ile razy ($k$) należy opuścić mały tłoczek w czasie $t$, jeżeli jednocześnie obniży się on o odległość $l$? Stosunek pól tłoków podnoszących jest równy: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). Sprawność maszyny wynosi $\eta $, gdy moc jej silnika wynosi $N$.

Rozwiązanie. Schemat Działanie podnośnika hydraulicznego pokazano na rys. 2, przypomina ono działanie prasy hydraulicznej.

Jako podstawę do rozwiązania zadania używamy wyrażenia łączącego moc i pracę, ale jednocześnie bierzemy pod uwagę wydajność windy, wówczas moc jest równa:

Praca jest wykonywana w celu podniesienia ładunku, co oznacza, że znajdziemy ją jako zmianę energii potencjalnej ładunku; energię ładunku rozważymy w punkcie, w którym zaczyna się on podnosić ($E_(p1 )$=0) aby mieć zerową energię potencjalną, mamy:

gdzie $h$ jest wysokością, na którą podniesiono ładunek. Przyrównując prawe strony wzorów (2.1) i (2.2) znajdujemy wysokość, na jaką został podniesiony ładunek:

\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(mg)\left(2.3\right).\]

Obliczamy pracę wykonaną przez siłę $F_0$ podczas przesuwania małego tłoka jako:

\[A_1=F_0l\ \lewo(2.4\prawo),\]

Praca wykonana przez siłę, która przesuwa duży tłok do góry (ściskając hipotetyczny korpus) jest równa:

\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\to F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ lewo(2,5\prawo),\]

gdzie $L$ jest odległością, na jaką duży tłok porusza się w jednym skoku. Z (2.5) mamy:

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

Aby obliczyć liczbę skoków tłoka (ile razy opuści się mały tłok lub podniesie się duży), wysokość obciążenia należy podzielić przez odległość, na jaką porusza się duży tłok w jednym skoku:

Odpowiedź.$k=\frac(\eta Ntn)(mgl)$

2.5.2. Najprostsze maszyny hydrauliczne.

Prasa hydrauliczna. Rysownik

2.5.1. Przyrządy do pomiaru ciśnienia

Piezometry. Zanurzmy otwarte na obu końcach rurki szklane w „absolutnie” spoczynkowej cieczy, tak aby ich dolne końce pokrywały się z punktami u (ryc. 2.11). W obu rurkach z otwartymi końcami ciecz podniesie się do tej samej wysokości, która będzie leżeć na płaszczyźnie wody względem płaszczyzny odniesienia. Wysokość ta jest równa wysokości całkowitej wysokości hydrostatycznej, mierzonej nie ciśnieniem bezwzględnym, ale nadciśnieniem.

Ryc.2.11. Prawo rozkładu ciśnień

w „absolutnie” stacjonarnym płynie

Takie rurki otwarte na obu końcach, przeznaczone do pomiaru ciśnienia, a dokładniej wysokości piezometrycznej, nazywane są piezometrami lub rurkami piezometrycznymi.

Piezometry nadają się do pomiaru stosunkowo niskich ciśnień, ponieważ... Już z wodą w rurze wzniósłby się na wysokość 10 m, a olejem mineralnym o masie względnej od 0,8 do 12,5 m.

Manometry różnicowe. Do pomiaru różnicy ciśnień w dwóch punktach stosuje się manometry różnicowe, z których najprostszym jest manometr kształtowy (ryc. 2.12).

Ryż. 2.12. Manometr różnicowy

Manometry różnicowe mogą mierzyć zarówno nadmiar (ryc. 2.11, A) i podciśnienie (ryc. 2.11, B). Jeżeli za pomocą takiego manometru, zwykle wypełnionego rtęcią, zmierzy się różnicę ciśnień i gęstości cieczy wypełniającej całkowicie rurki łączące, to

Do pomiaru małych ciśnień gazu zamiast rtęci stosuje się alkohol, naftę, wodę itp.

Piezometry i manometry różnicowe służą do pomiaru ciśnienia nie tylko płynu w stanie spoczynku, ale także przepływu.

Do pomiaru ciśnień większych niż 0,2-0,3 stosuje się manometry mechaniczne - sprężynowe lub membranowe. Zasada ich działania polega na odkształceniu pustej w środku sprężyny lub membrany pod wpływem mierzonego ciśnienia. Za pośrednictwem mechanizmu odkształcenie to przekazywane jest na strzałkę, która pokazuje wielkość ciśnienia mierzonego na tarczy.

Oprócz manometrów mechanicznych stosuje się manometry elektryczne. Membrana służy jako czuły element (czujnik) w elektromanometrze. Pod wpływem mierzonego ciśnienia membrana ulega odkształceniu i poprzez mechanizm przekładni przesuwa suwak potencjometru, który wraz ze wskazówką wchodzi w obwód elektryczny.

Stosunek jednostki ciśnienia:

1Na = 1kgf/cm 2 =10 m woda ul. = 736,6 mm Hg. Sztuka. = 98066,5 Rocznie 10 5 Rocznie.

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

Przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym (0,1033 MPa) wysokość wynosi 10,33 m dla wody, 13,8 m dla benzyny (= 750 kg/m3), 0,760 m dla rtęci itp.

2.5.2. Najprostsze maszyny hydrauliczne. Prasa hydrauliczna. Rysownik

Prasa hydrauliczna. Prasa wykorzystywana jest w technologii do wytwarzania dużych sił ściskających, które są niezbędne w technologii przy obróbce metali metodą ciśnienia, prasowania, tłoczenia, brykietowania, badania różnych materiałów itp.

Prasa składa się z połączonych cylindrów z tłokami, połączonych ze sobą rurociągiem (ryc. 2.13).

Ryż. 2.13. Schemat prasy hydraulicznej

Jedno z naczyń ma powierzchnię mniejszą niż powierzchnia drugiego naczynia. Jeśli na tłok w naczyniu 1 zostanie przyłożona siła, wówczas pod nim wytworzy się ciśnienie hydrostatyczne określone wzorem.

Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie jest przenoszone na wszystkie punkty płynu, łącznie z obszarem. Tworzy siłę

Wyrażając się, otrzymujemy

Zatem siła jest tyle razy większa niż siła działająca na tłok w małym przekroju, ile razy powierzchnia więcej obszaru.

Siłę wytwarza się zwykle za pomocą pompy tłokowej, która dostarcza ciecz (olej, emulsję) do komory prasy. Siła może docisnąć produkt znajdujący się pomiędzy tłokiem a platformą stacjonarną. Praktycznie rozwinięta siła jest mniejsza niż siła wynikająca z tarcia pomiędzy tłokami i cylindrami. Spadek ten jest uwzględniany przez wydajność prasy. Nowoczesne prasy hydrauliczne rozwijają siły do 100 000 ton i więcej.

ZASADA DZIAŁANIA I KLASYFIKACJA

Prasa hydrauliczna jest obrabiarką o działaniu prawie statycznym. Zasada działania prasy hydraulicznej opiera się na prawie Pascala. Ogólnie prasa składa się z dwóch komór wyposażonych w tłoki (tłoki) i połączonych rurociągów (ryc. 20.1, a). Jeśli do tłoka 1 przyłóż siłę, a następnie wytworzy się pod nią ciśnienie. Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie jest przenoszone na wszystkie punkty objętości cieczy i jest skierowane normalnie na podstawę dużego tłoka 2 , wytwarza siłę wywierającą nacisk na obrabiany przedmiot 3 .

Na podstawie prawa Pascala

Siła jest tyle razy większa od siły, ile powierzchnia jest większa od powierzchni.

Schemat konstrukcyjny prasy hydraulicznej pokazano na ryc. 20.1, B. Cylinder roboczy 4 , w którym porusza się tłok roboczy 5 , zamocowany w górnej stałej poprzeczce 6 . Ten ostatni za pomocą kolumn 7 łączy się ze stałym elementem poprzecznym 9 zainstalowany na fundamencie. Niżej 9 i góra 6 Poprzeczki wraz z kolumnami tworzą ramę prasy. Działający tłok 5 połączony z ruchomą poprzeczką 8 , który ma kierunek wzdłuż kolumn i każe mu poruszać się tylko w jednym kierunku - w dół. Aby podnieść ruchomą poprzeczkę, zamontowane są cylindry powrotne 10 z tłokami 11 .

Aby zapobiec wyciekowi cieczy pod ciśnieniem, cylindry są wyposażone w uszczelki 12 .

Głównym parametrem prasy hydraulicznej jest siła nominalna prasy - iloczyn nominalnego ciśnienia cieczy w cylindrze prasy i powierzchni czynnej jej tłoków roboczych.

Prasy w zależności od przeznaczenia technologicznego różnią się między sobą konstrukcją głównych podzespołów, ich umiejscowieniem i ilością, a także wartością głównych parametrów ( Z- otwarta wysokość przestrzeni matrycy; N- pełny skok ruchomej poprzeczki, - wymiary stołu).

Ryż. 20.1. Prasa hydrauliczna:

A- Zasada działania; B – schemat projektu; V– schemat prasy z ruchomym łożem

Prasy hydrauliczne ze względu na przeznaczenie technologiczne dzielą się na prasy do metalu (ryc. 20.2, A) oraz dla materiałów niemetalowych (ryc. 20.2, B). Z kolei prasy do metalu dzielą się na pięć grup: do kucia i tłoczenia; do wytłaczania; do tłoczenia arkuszy; do prac prostujących i montażowych oraz do przetwarzania odpadów metalowych. Ze względu na dużą różnorodność typów pras, przedstawiamy wartości sił nominalnych, najczęściej spotykanych z nich.

Do pras pierwszej grupy można zaliczyć: kucie - kucie swobodne z tłoczeniem w matrycach; tłoczenie (patrz na przykład ryc. 26.3) - tłoczenie objętościowe na gorąco części wykonanych ze stopów magnezu i aluminium; przebijanie - głębokie przebijanie na gorąco półfabrykatów stalowych w zamkniętej matrycy; przeciąganie - przeciąganie odkuwek stalowych przez pierścienie.

Ryż. 20.3. Rodzaje cylindrów pras hydraulicznych:

A- typ tłoka; B- typ tłoka różnicowego; V- typ tłoka

Do drugiej grupy pras zaliczamy prasy do prętów i profili prętowych – tłoczenie stopów metali nieżelaznych i stali.

Z trzeciej grupy będziemy nazywać prasy: prasy do tłoczenia arkuszy jednostronnego działania (patrz na przykład ryc. 26.5), ; ciągnienie - głębokie tłoczenie części cylindrycznych; do tłoczenia gumą, ; do frezowania, zaginania, gięcia i tłoczenia grubych arkuszy materiału; gięcie - gięcie grubych arkuszy materiału w stanie gorącym.

Do piątej grupy zaliczamy prasy belujące i brykietujące służące do zagęszczania odpadów takich jak wióry i złom metalowy metalowa blacha, . Do pras hydraulicznych do materiałów niemetalowych zaliczamy prasy do proszków, tworzyw sztucznych oraz do prasowania płyt i płyt drewnopochodnych.

Przeznaczenie technologiczne prasy hydraulicznej determinuje konstrukcję łoża (kolumnowe, dwukolumnowe, jednokolumnowe, specjalne), rodzaj, konstrukcję i liczbę cylindrów (tłok, tłok różnicowy, tłok itp.).

Najbardziej rozpowszechnione otrzymał czterokolumnową stałą ramę z ruchem ruchomych części w płaszczyźnie pionowej (patrz ryc. 20.1, B). Czasami rama prasy jest ruchoma (ryc. 20.1, V).

Na ryc. Rysunek 20.3 pokazuje główne typy cylindrów. Cylindry tłokowe i tłokowe różnicowe są cylindrami jednostronnego działania. Cylinder roboczy typu tłoka różnicowego stosuje się w przypadkach, gdy na przykład igła musi przejść przez tłok roboczy (prasy do rur i prętów). Cylindry tłokowe są najczęściej stosowane, gdy jako płyn roboczy stosowany jest olej. W tym przypadku elementem uszczelniającym samego tłoka będą pierścienie tłokowe. Cylinder tłokowy jest cylindrem dwustronnego działania.

Prasa z dolnym cylindrem roboczym i stałą ramą może nie posiadać cylindrów powrotnych, w takim przypadku części ruchome powracają do pierwotnego położenia pod wpływem swojego ciężaru. Cylinder roboczy jest podłączony do zbiornika napełniania.

W zależności od liczby cylindrów roboczych prasy dzielą się na jedno-, dwu-, trzy- i wielocylindrowe.

Klasa 7 Lekcja nr 41 Data

Temat: Prawo Pascala. Prasa hydrauliczna.

Typ lekcji: Lekcja dotycząca uczenia się nowego materiału.

Cele i zadania lekcji:

· Cel edukacyjny - wprowadzić prawo Pascala , poszerzyć i pogłębić wiedzę uczniów na temat „Ciśnienie”, omówić różnicę między ciałami stałymi, cieczami i gazami; wprowadzić nową koncepcję „Prasa hydrauliczna”, pomóc uczniom zrozumieć Praktyczne znaczenie, przydatność zdobytej wiedzy i umiejętności.

· Cel rozwojowy – tworzyć warunki dla rozwoju umiejętności badawczych i twórczych; umiejętności komunikacji i współpracy.

· Cel edukacyjny – przyczynić się do zaszczepienia kultury pracy umysłowej, stworzyć warunki do zwiększenia zainteresowania studiowanym materiałem.

Sprzęt:

· prezentacja, klipy wideo

karty z indywidualnymi zadaniami

Podczas zajęć.

1. Org. za chwilę.

Przygotowanie uczniów do pracy na zajęciach. Przyjęcie „Uśmiech”

2. Motywacja i wyznaczanie celów i zadań lekcji.

Pokaz slajdu ze zdjęciami. Cele naszej lekcji są następujące:

Dzisiaj na zajęciach będziemy studiować jedno z najważniejszych praw natury, prawo Pascala. Cel naszej lekcji: studiować prawo, a także nauczyć się wyjaśniać szereg zjawiska fizyczne korzystając z prawa Pascala. Zobacz stosowanie prawa w praktyce.

Przestudiować fizyczne podstawy konstrukcji i działania maszyny hydraulicznej;

Podaj pojęcie prasy hydraulicznej i pokaż jej praktyczne zastosowanie.

3. Przestudiuj nowy temat

Wszystkie ciała składają się z cząsteczek i atomów. Przyjrzeliśmy się trzem różnym stan skupienia substancji i ze względu na swoją strukturę różnią się właściwościami. Dzisiaj zapoznamy się z wpływem ciśnienia na substancje stałe, ciekłe i gazowe. Spójrzmy na przykłady:

Wbijamy gwóźdź w deskę młotkiem. Co widzimy? W jakim kierunku działa ciśnienie?

(Pod naciskiem młotka gwóźdź wchodzi w deskę. W kierunku działania siły. Deska i gwóźdź stanowią integralne ciała stałe.)

Weźmy piasek. Jest to stała, ziarnista substancja. Napełnij rurkę z tłokiem piaskiem. Jeden koniec rurki pokryty jest gumową folią. Naciskamy na tłok i obserwujemy.

(Piasek naciska na ścianki folii nie tylko w kierunku działania siły, ale także na boki.)

Zobaczmy teraz, jak zachowuje się ciecz. Napełnijmy rurkę płynem. Naciskamy na tłok, obserwujemy i porównujemy z wynikami poprzedniego eksperymentu.

(Folia ma kształt kuli, cząsteczki cieczy dociskają się jednakowo w różnych kierunkach.)

Spójrzmy na przykład gazu. Napompujmy piłkę.

(Ciśnienie jest przenoszone równomiernie przez cząsteczki powietrza we wszystkich kierunkach.)

Zbadaliśmy wpływ ciśnienia na substancje masowe stałe, ciekłe i gazowe. Jakie podobieństwa zauważyłeś?

(W przypadku cieczy i gazów ciśnienie działa jednakowo w różnych kierunkach, co jest konsekwencją losowego ruchu ogromnej liczby cząsteczek. W przypadku stałych substancji sypkich ciśnienie działa w kierunku siły i na boki.)

Wyjaśnijmy bardziej szczegółowo proces przenoszenia ciśnienia przez ciecze i gazy.

Wyobraź sobie, że rurka z tłokiem jest wypełniona powietrzem (gazem). Cząsteczki gazu są równomiernie rozmieszczone w całej objętości. Naciskamy na tłok. Cząstki znajdujące się pod tłokiem ulegają zagęszczeniu. Dzięki swojej mobilności cząsteczki gazu będą poruszać się we wszystkich kierunkach, w wyniku czego ich układ ponownie stanie się jednolity, ale bardziej gęsty. Dlatego wszędzie wzrasta ciśnienie gazu. Oznacza to, że ciśnienie jest przenoszone na wszystkie cząsteczki gazu.

Zróbmy doświadczenie z piłką Pascala. Weźmy pustą kulę, która ma wąskie otwory w różnych miejscach i połączmy ją z rurką z tłokiem.

Jeśli napełnisz rurkę wodą i naciśniesz tłok, woda wypłynie ze wszystkich otworów w kuli w postaci strumieni. (Dzieci wyrażają swoje domysły.)

Sformułujmy wniosek ogólny.

Tłok naciska na powierzchnię wody w rurze. Cząsteczki wody znajdujące się pod tłokiem, zagęszczając się, przenoszą swoje ciśnienie na inne, położone głębiej warstwy. W ten sposób ciśnienie tłoka przenoszone jest na każdy punkt cieczy wypełniającej kulkę. W rezultacie część wody jest wypychana z kuli w postaci strumieni wypływających ze wszystkich otworów.

Ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przenoszone bez zmiany na każdy punkt objętości cieczy lub gazu. To stwierdzenie nazywa się prawem Pascala.

4. Konsolidacja: odpowiedz na pytania

1. Jeśli wystrzelisz z wiatrówki jajko na twardo, kula zrobi w nim jedynie dziurę przelotową, reszta pozostanie nienaruszona. Ale jeśli strzelisz surowe jajko, wtedy rozpadnie się na kawałki. (Podczas strzelania do gotowanego jajka kula przebija ciało stałe, więc przebija w kierunku lotu, ponieważ ciśnienie jest przenoszone w tym kierunku.)

2.Dlaczego eksplozja muszli pod wodą jest destrukcyjna dla organizmów żyjących w wodzie? (Ciśnienie eksplozji cieczy, zgodnie z prawem Pascala, rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach i zwierzęta mogą z tego powodu umrzeć)

3. Zły dżin, znajdujący się w stanie gazowym w zakorkowanej butelce, wywiera silny nacisk na jej ścianki, dno i korek. Dlaczego dżin kopie na wszystkie strony, skoro w stanie gazowym nie ma rąk ani nóg? Jakie prawo mu na to pozwala? (cząsteczki, prawo Pascala)

4. Dla astronautów żywność przygotowywana jest w postaci półpłynnej i umieszczana w tubach o elastycznych ściankach. Co pomaga astronautom wyciskać jedzenie z tubek?

(Prawo Pascala)

5. Spróbuj wyjaśnić proces wytwarzania naczyń szklanych, gdy do kropli roztopionego szkła wdmuchuje się powietrze?

(Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie wewnątrz gazu będzie przenoszone równomiernie we wszystkich kierunkach i płynne szkło nadmuchuje się jak balon.)

Zastosowanie prawa Pascala w praktyce

Motywacja do studiowania tego tematu: „Prasa hydrauliczna”

Zapewne zaobserwowałeś taką sytuację: przebita jest opona, kierowca za pomocą urządzenia bez problemu podnosi samochód i wymienia uszkodzone koło, mimo że auto waży ok. 1,5 tony.

Odpowiedzmy sobie wspólnie na pytanie: dlaczego jest to możliwe?

Używa podnośnika. Podnośnik jest maszyną hydrauliczną.

Mechanizmy działające za pomocą jakiegoś płynu nazywane są hydraulicznymi (gr. „gidor” – woda, ciecz).

Prasa hydrauliczna to maszyna do obróbki materiałów pod ciśnieniem, napędzana sprężoną cieczą.

Odpowiedz na pytania.

v Czy cylindry i tłoki są takie same? Jaka jest różnica?

v Co to znaczy: każdy tłok robi swoje?

v Na jakim prawie opiera się działanie prasy hydraulicznej?

Konstrukcja prasy hydraulicznej opiera się na prawie Pascala. Dwa połączone naczynia napełnia się jednorodną cieczą i zamyka dwoma tłokami, których obszary to S1 i S2 (S2 > S1). Zgodnie z prawem Pascala w obu cylindrach mamy równe ciśnienie: p1=p2.

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

Kiedy działa prasa hydrauliczna, powstaje przyrost siły równy stosunkowi powierzchni większego tłoka do powierzchni mniejszego.

F1/ F2 = S1/ S2.

Zasada działania prasy hydraulicznej.

Wytłoczony korpus umieszczany jest na platformie połączonej z dużym tłokiem. Mały tłok wytwarza duże ciśnienie na cieczy. Ciśnienie to jest przenoszone bez zmian do każdego punktu cieczy wypełniającej cylindry. Dlatego to samo ciśnienie działa na większy tłok. Ponieważ jednak jego powierzchnia jest większa, siła działająca na niego będzie większa niż siła działająca na mały tłok. Pod wpływem tej siły większy tłok uniesie się. Kiedy tłok podnosi się, korpus opiera się o nieruchomą górną platformę i jest ściskany. Manometr, który mierzy ciśnienie cieczy, jest zaworem bezpieczeństwa, który otwiera się automatycznie, gdy ciśnienie przekroczy dopuszczalną wartość. Z małego cylindra do dużego, ciecz jest pompowana poprzez powtarzające się ruchy małego tłoka.

Prasy hydrauliczne stosuje się tam, gdzie wymagana jest większa siła. Np. do wyciskania oleju z nasion w olejarniach, do tłoczenia sklejki, tektury, siana. W zakładach metalurgicznych prasy hydrauliczne wykorzystywane są do produkcji stalowych wałów maszynowych, kół kolejowych i wielu innych wyrobów. Nowoczesne prasy hydrauliczne mogą wytwarzać setki milionów niutonów siły.

Miliony samochodów są wyposażone w hamulce hydrauliczne. Dziesiątki i setki tysięcy koparek, spycharek, dźwigów, ładowarek i podnośników wyposażonych jest w napęd hydrauliczny.

Podnośniki hydrauliczne i prasy hydrauliczne są wykorzystywane w ogromnych ilościach do różnych celów – od wciskania opon na koła wagonów po podnoszenie kratownic mostów zwodzonych, aby umożliwić statkom przepływanie przez rzeki.

Demonstracja klipu wideo

5. Sprawdzanie zrozumienia: Odpowiedz na pytania testowe.

	1 opcja	Opcja 2
	Praca B) ciśnienie	A) Dżul B) Pascal B) Newtona


	A) zmniejszyć; mniej; mniej B) zmniejszyć; więcej; więcej B) wzrost; więcej; więcej D) wzrost; mniej; więcej	A) zmniejszyć; więcej; mniej B) zmniejszyć; więcej; więcej B) zmniejszyć; mniej; mniej D) wzrost; więcej; więcej
	C) koła zastąpiono gąsienicami	A) ostrza noży są naostrzone D) noże zastępuje się żyłką

	Podaj błędne stwierdzenie.	B) na dno naczynia D) we wszystkich kierunkach
		A) 1300 kg/m3

7. Wzajemna kontrola: wymień zeszyty i sprawdź

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

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

6. Podsumowanie. Praca domowa. ξ 44,45, zrób tabelę porównawczą: „Ciśnienie ciała stałe, ciecze i gazy”

Odpowiedz na pytania testowe.

	1 opcja	Opcja 2
	Który wielkość fizyczna określone wzorem p = F/S? Praca B) ciśnienie	Która z poniższych jednostek jest podstawową jednostką miary ciśnienia? A) Dżul B) Pascal B) Newtona
	Która z poniższych wartości może wyrażać ciśnienie?	Wyraź ciśnienie równe 0,01 N/cm2 w Pa.
	Jakiego wzoru można użyć do obliczenia siły nacisku?	Jakiego wzoru można użyć do obliczenia ciśnienia?
	Wskaż liczbę brakujących słów. Narzędzia skrawające ostrzy się w celu…docisku, ponieważ…obszar podparcia,…docisku. A) zmniejszyć; mniej; mniej B) zmniejszyć; więcej; więcej B) wzrost; więcej; więcej D) wzrost; mniej; więcej	Wskaż liczbę brakujących słów. Ściany budynków instalowane są na szerokim fundamencie w celu… nacisku, ponieważ… obszar podparcia,… nacisku. A) zmniejszyć; więcej; mniej B) zmniejszyć; więcej; więcej B) zmniejszyć; mniej; mniej D) wzrost; więcej; więcej
	Znajdź błędną odpowiedź. Próbują zmniejszyć ciśnienie w następujący sposób: A) zwiększyć powierzchnię dolnej części fundamentu B) opony ciężarówek są szersze C) koła zastąpiono gąsienicami D) Zmniejsz liczbę kolumn podtrzymujących platformę	Znajdź błędną odpowiedź. Próbują zwiększyć ciśnienie w następujący sposób A) ostrza noży są naostrzone B) szczypce zastępuje się szczypcami C) latem poruszaj się wózkiem, zimą saniami D) noże zastępuje się żyłką
	Skrzynia o masie 0,96 kN ma powierzchnię podparcia 0,2 m2. Oblicz ciśnienie w pudełku.	Podczas szycia na igłę działa siła 2 N. Oblicz nacisk wywierany przez igłę, jeśli powierzchnia końcówki wynosi 0,01 mm2.
	Podaj błędne stwierdzenie. A) Ciśnienie gazu powstaje w wyniku uderzeń losowo poruszających się cząsteczek B) gaz wywiera ciśnienie jednakowe we wszystkich kierunkach C) jeśli masa i temperatura gazu pozostają niezmienione, to wraz ze zmniejszaniem się objętości gazu wzrasta ciśnienie d) jeśli masa i temperatura gazu pozostają niezmienione, to wraz ze wzrostem objętości gazu ciśnienie się nie zmienia	Prawo Pascala mówi, że ciecze i gazy przenoszą wywierane na nie ciśnienie... A) w kierunku działającej siły B) na dno naczynia B) w kierunku siły wypadkowej D) we wszystkich kierunkach
	Ciśnienie 4 kPa odpowiada ciśnieniu...	Która z poniższych wartości może wyrazić ciśnienie hydrostatyczne? A) 1300 kg/m3

Klasa 7 Lekcja nr 41 Data

Temat: Prawo Pascala. Prasa hydrauliczna.

Typ lekcji: Lekcja dotycząca uczenia się nowego materiału.

Cele i zadania lekcji:

Cel edukacyjny - wprowadzić prawo Pascala, poszerzyć i pogłębić wiedzę uczniów na temat „Ciśnienie”, omówić różnicę między ciałami stałymi, cieczami i gazami; wprowadzić nowe pojęcie „Prasa hydrauliczna”, pomóc uczniom zrozumieć praktyczne znaczenie i użyteczność zdobytej wiedzy i umiejętności.

Cel rozwojowy – tworzyć warunki dla rozwoju umiejętności badawczych i twórczych; umiejętności komunikacji i współpracy.

Cel edukacyjny – przyczynić się do zaszczepienia kultury pracy umysłowej, stworzyć warunki do zwiększenia zainteresowania studiowanym materiałem.

Sprzęt :

prezentacja, klipy wideo

indywidualne karty zadań

Podczas zajęć.

1. Org. za chwilę.

Przygotowanie uczniów do pracy na zajęciach. Przyjęcie „Uśmiech”

2. Motywacja i wyznaczanie celów i zadań lekcji.

Pokaz slajdu ze zdjęciami. Cele naszej lekcji są następujące:

- Dzisiaj na zajęciach będziemy studiować jedno z najważniejszych praw natury, prawo Pascala. Cel naszej lekcji: poznanie prawa, a także nauczenie się wyjaśniania szeregu zjawisk fizycznych za pomocą prawa Pascala. Zobacz stosowanie prawa w praktyce.

Przestudiować fizyczne podstawy konstrukcji i działania maszyny hydraulicznej;

Podaj pojęcie prasy hydraulicznej i pokaż jej praktyczne zastosowanie.

3. Przestudiuj nowy temat

Wszystkie ciała składają się z cząsteczek i atomów. Zbadaliśmy trzy różne stany skupienia materii i ze względu na budowę różnią się one właściwościami. Dzisiaj zapoznamy się z wpływem ciśnienia na substancje stałe, ciekłe i gazowe. Spójrzmy na przykłady:

Wbijamy gwóźdź w deskę młotkiem. Co widzimy? W jakim kierunku działa ciśnienie?

(Pod naciskiem młotka gwóźdź wchodzi w deskę. W kierunku działania siły. Deska i gwóźdź stanowią integralne ciała stałe.)

Weźmy piasek. Jest to stała, ziarnista substancja. Napełnij rurkę z tłokiem piaskiem. Jeden koniec rurki pokryty jest gumową folią. Naciskamy na tłok i obserwujemy.

(Piasek naciska na ścianki folii nie tylko w kierunku działania siły, ale także na boki.)

Zobaczmy teraz, jak zachowuje się ciecz. Napełnijmy rurkę płynem. Naciskamy na tłok, obserwujemy i porównujemy z wynikami poprzedniego eksperymentu.

(Folia ma kształt kuli, cząsteczki cieczy dociskają się jednakowo w różnych kierunkach.)

Spójrzmy na przykład gazu. Napompujmy piłkę.

(Ciśnienie jest przenoszone równomiernie przez cząsteczki powietrza we wszystkich kierunkach.)

Zbadaliśmy wpływ ciśnienia na substancje masowe stałe, ciekłe i gazowe. Jakie podobieństwa zauważyłeś?

Wyjaśnijmy bardziej szczegółowo proces przenoszenia ciśnienia przez ciecze i gazy.

Zróbmy doświadczenie z piłką Pascala. Weźmy pustą kulę, która ma wąskie otwory w różnych miejscach i połączmy ją z rurką z tłokiem.

mi Jeśli napełnisz rurkę wodą i naciśniesz tłok, woda wypłynie ze wszystkich otworów w kuli w postaci strumieni.(Dzieci wyrażają swoje domysły.)

Sformułujmy wniosek ogólny.

Ciśnienie wywierane na ciecz lub gaz jest przenoszone bez zmiany na każdy punkt objętości cieczy lub gazu. To stwierdzenie nazywa się prawem Pascala.

4. Konsolidacja: odpowiedz na pytania

1. Jeśli wystrzelisz z wiatrówki jajko na twardo, kula zrobi w nim jedynie dziurę przelotową, reszta pozostanie nienaruszona. Ale jeśli strzelisz do surowego jajka, rozpadnie się ono na kawałki. (Podczas strzelania do gotowanego jajka kula przebija ciało stałe, więc przebija w kierunku lotu, ponieważ ciśnienie jest przenoszone w tym kierunku.)

2.Dlaczego eksplozja muszli pod wodą jest destrukcyjna dla organizmów żyjących w wodzie? (Ciśnienie wybuchu w cieczy, zgodnie z prawem Pascala, przenosi się równomiernie we wszystkich kierunkach i zwierzęta mogą z tego powodu umrzeć)

3. Zły dżin, który w środku jest w stanie gazowym butelki, wywiera silny nacisk na jej ścianki, dno i korek. Dlaczego dżin kopie na wszystkie strony, skoro w stanie gazowym nie ma rąk ani nóg? Jakie prawo mu na to pozwala? (cząsteczki, prawo Pascala)

4. Dla astronautów żywność przygotowywana jest w postaci półpłynnej i umieszczana w tubach o elastycznych ściankach. Co pomaga astronautom wyciskać jedzenie z tubek?

(Prawo Pascala)

5. Spróbuj wyjaśnić proces wytwarzania naczyń szklanych, gdy do kropli roztopionego szkła wdmuchuje się powietrze?

(Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie wewnątrz gazu będzie przenoszone równomiernie we wszystkich kierunkach, a płynne szkło nadmucha się jak balon.)

Zastosowanie prawa Pascala w praktyce

Motywacja do studiowania tego tematu: „Prasa hydrauliczna”

Zapewne zaobserwowałeś taką sytuację: przebita jest opona, kierowca za pomocą urządzenia bez problemu podnosi samochód i wymienia uszkodzone koło, mimo że auto waży ok. 1,5 tony.

Odpowiedzmy sobie wspólnie na pytanie: dlaczego jest to możliwe?

Używa podnośnika. Podnośnik jest maszyną hydrauliczną.

Nazywa się mechanizmy działające przy użyciu pewnego rodzaju cieczy hydrauliczny (Greckie „gidor” - woda, płyn).

Prasa hydrauliczna to maszyna do obróbki materiałów pod ciśnieniem, napędzana sprężoną cieczą.

Odpowiedz na pytania.

Czy cylindry i tłoki są takie same? Jaka jest różnica?

Co to znaczy: każdy tłok robi swoje?

Na jakim prawie opiera się działanie prasy hydraulicznej?

Konstrukcja prasy hydraulicznej opiera się na prawie Pascala. Dwa połączone naczynia są wypełnione jednorodną cieczą i zamknięte dwoma tłokami, których powierzchnia wynosi S 1 i S 2 (S 2 > S 1 ). Zgodnie z prawem Pascala w obu cylindrach mamy równe ciśnienie: p 1 = p 2 .

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

Kiedy działa prasa hydrauliczna, powstaje przyrost siły równy stosunkowi powierzchni większego tłoka do powierzchni mniejszego.

F 1/ F 2 = S 1/ S 2.

Zasada działania prasy hydraulicznej.

Miliony samochodów są wyposażone w hamulce hydrauliczne. Dziesiątki i setki tysięcy koparek, spycharek, dźwigów, ładowarek i podnośników wyposażonych jest w napęd hydrauliczny.

Demonstracja klipu wideo

5. Sprawdzanie zrozumienia : Odpowiedz na pytania testowe.

P = F/ S?

Praca

B) siła

B) ciśnienie

A) Dżul

B) Pascal
B) Newtona

A) 40 mg

B) 0,1 kPa

B) 5 kN

2, w 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) zmniejszyć; mniej; mniej

B) zmniejszyć; więcej; więcej

B) wzrost; więcej; więcej

D) wzrost; mniej; więcej

A) zmniejszyć; więcej; mniej

B) zmniejszyć; więcej; więcej

B) zmniejszyć; mniej; mniej

D) wzrost; więcej; więcej

A) ostrza noży są naostrzone

D) noże zastępuje się żyłką

2 . Oblicz ciśnienie w pudełku.

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) na dno naczynia

D) we wszystkich kierunkach

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. Wzajemna kontrola: wymień zeszyty i sprawdź

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

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

6. Podsumowanie. Praca domowa. ξ 44,45 , sporządzić tabelę porównawczą: „Ciśnienie ciał stałych, cieczy i gazów”

Odpowiedz na pytania testowe.

Opcja 2

Jaką wielkość fizyczną określa wzórP = F/ S?

Praca

B) siła

B) ciśnienie

Która z poniższych jednostek jest podstawową jednostką miary ciśnienia?

A) Dżul

B) Pascal
B) Newtona

Która z poniższych wartości może wyrażać ciśnienie?

A) 40 mg

B) 0,1 kPa

B) 5 kN

Wyraź ciśnienie jako 0,01 N/cm 2, w Pa.

A) 1000 Pa

B) 10 Pa

B) 10 000 Pa

D) 100 Pa

Jakiego wzoru można użyć do obliczenia siły nacisku?

A) F= pS

B) F = mg

B) F= kx

Jakiego wzoru można użyć do obliczenia ciśnienia?

A ) F= pS

B ) p = F/S

B) P=pgh

Wskaż liczbę brakujących słów. Narzędzia skrawające ostrzy się w celu…docisku, ponieważ…obszar podparcia,…docisku.

A) zmniejszyć; mniej; mniej

B) zmniejszyć; więcej; więcej

B) wzrost; więcej; więcej

D) wzrost; mniej; więcej

Wskaż liczbę brakujących słów.CCienie budynków są instalowane na szerokim fundamencie w celu…nacisku, ponieważ…obszar podparcia,…nacisku.

A) zmniejszyć; więcej; mniej

B) zmniejszyć; więcej; więcej

B) zmniejszyć; mniej; mniej

D) wzrost; więcej; więcej

Znajdź błędną odpowiedź. Próbują zmniejszyć ciśnienie w następujący sposób:

A) zwiększyć powierzchnię dolnej części fundamentu

B) opony ciężarówek są szersze

C) koła zastąpiono gąsienicami

D) Zmniejsz liczbę kolumn podtrzymujących platformę

Znajdź błędną odpowiedź. Próbują zwiększyć ciśnienie w następujący sposób

A) ostrza noży są naostrzone

B) szczypce zastępuje się szczypcami

C) latem poruszaj się wózkiem, zimą saniami

D) noże zastępuje się żyłką

Skrzynia o masie 0,96 kN ma powierzchnię podparcia 0,2 m 2 . Oblicz ciśnienie w pudełku.

A) 4800 Pa

B) 135 Pa

B) 13500 Pa

D) 480 Pa

Podczas szycia na igłę działa siła 2 N. Oblicz nacisk wywierany przez igłę, jeśli powierzchnia końcówki wynosi 0,01 mm 2 .

A) 100 Pa

B) 200 mPa

B) 300 kPa

D) 0,5 Pa

Podaj błędne stwierdzenie.

A) Ciśnienie gazu powstaje w wyniku uderzeń losowo poruszających się cząsteczek

B) gaz wywiera ciśnienie jednakowe we wszystkich kierunkach

C) jeśli masa i temperatura gazu pozostają niezmienione, to wraz ze zmniejszaniem się objętości gazu wzrasta ciśnienie

d) jeśli masa i temperatura gazu pozostają niezmienione, to wraz ze wzrostem objętości gazu ciśnienie się nie zmienia

Prawo Pascala mówi, że ciecze i gazy przenoszą wywierane na nie ciśnienie...

A) w kierunku działającej siły

B) na dno naczynia

B) w kierunku siły wypadkowej

D) we wszystkich kierunkach

Ciśnienie 4 kPa odpowiada ciśnieniu...

A) 4000 Pa

B) 0,4 Pa

B) 0,004 Pa

D) 400 Pa

Która z poniższych wartości może wyrazić ciśnienie hydrostatyczne?

A) 1300 kg/m 3

B) 500m

B) 1500 Pa

D) 600 J