Қатынас ыдыстар. Паскаль заңы. Торричелли тәжірибесі. Атмосфералық қысым. Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

Қосымша 1

I. Э. Торричелли эксперименті

Атмосфералық қысымды өлшеу әдісін 1643 жылы итальян ғалымы Э. Торричелли ұсынды.

Өзінің экспериментінде Торричелли бір ұшынан бекітілген, ұзындығы 1 метр шыны түтікшені қолданды. Осы түтікті сынаппен толтырып, ашық шетін саусақпен жауып тұрып, сынап құйылған кең ыдысқа төңкерді. Саусағын алғаннан кейін, ыдыстан барлық сынап төгілмегенін бақылады.

• Неге барлық сынап төгілмеді?

2. Түтікте қалған сынап бағанының биіктігі 760 мм болды. Осы нәтиже бойынша қандай қорытынды жасауға болады?

3. Сынып бағанының биіктігі ауа температурасына және географиялық ендікке тәуелдәі ме?

4. Атмосфералық қысымды өлшеу үшін қарапайым құралды ұсыныңыз.

Қосымша 2

Гидравликалық пресс

Гидравликалық пресстің жұмыс істеу принципімен танысыңыздар және келесі сұрақтарға жауап беріңіздер:

1. Гидравликалық пресс деп нені атайды?

2. Гидравликалық пресстің құрылысы қандай?

3. Паскаль заңы негізінде гидравликалық пресстің күштен ұтыс беретінін түсіндіріңіз?

4. Гидравликалық домкрат пен гидравликалық тежегіштің жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.

Паскаль заңына сәйкес, сұйықтық немесе газ ондағы қысымды өзгеріссіз барлық бағытта береді. Блез Паскаль өз заңын тапқан кезде, ол оны қалай қолдануға болатындығына таң қалды. Ол гидравликалық машина деген құрылғыны ойлап тапты.

Гидравликалық машиналар - бұл жұмыс істеу принципі Паскаль заңына негізделген машиналар.

Техникада іс-әрекеті сұйықтардың тепе-теңдігі мен қозғалыс заңдарына негізделген машиналардың алуан түрі пайдаланылады. Бұлар гидравликалық машиналар (грекше гидор – су, аулос – түтік) деп аталады. Мысалы: автомобильдер, жүк машиналары мен автобустардағы гидравликалық тежегіштер; тракторлардағы ауыр жүкті көтеруге арналған гидравликалық көтергіштер; гидравликалық түрде көтерілетін орындықтар және тағы да басқа қарапайым түрдегі тетіктер гидравликалық машиналар болып табылады. Өйткені, бұлардың барлығында да сұйықтардың қысым күші пайдаланылады.

Қарапайым гидравликалық машинаға көлденең қимасының ауданы әр түрлі болып келген екі жылжымалы поршеньдер орналастырылады. Бір – бірімен жалғастырылған цилиндрлерге сұйық (май) толтырылады.

Мұнда кіші поршеньнің көлденең қимасының ауданы S_1, ал үлкен поршеньдікі S₂  болсын. Паскаль заңы бойынша сұйық бұл қысымды өзгеріссіз үлкен поршеньге береді. Сол себепті үлкен поршеньге Ғ₂ күш әсер етеді. Ендігі осы күшті есептейік:

Үлкен поршеньнің көлденең қимасының ауданы кішісінен қанша есе үлкен болса, үлкен поршеньге сонша есе үлкен күш әрекет етеді.

Престеуге, жаныштауға арналған гидравликалық машина гидравликалық пресс деп аталады. Бұлардың барлығында да сұйықтардың қысым күші пайдаланылады. Қолданылуы: Қазіргі қуатты гидравликалық престер 700000КН-ға күш өндіруге мүмкіндік береді. Мұндай престер зауыттарда металл бұйымдарға қажетті пішін мен өлшем беру үшін қолданылады.

Қосымша 3

Гидравликалық сорғы

Берілген ақпаратпен танысыңыз және келесі сұрақтарға жауап беріңіз:

1. Поршенді сұйықтық сорғының құрылысы қандай?

2. Поршенді сұйықтық сорғының жұмыс істеу принципі қандай?

3. Су құбырының жұмыс істеу принципі қандай?

 Атмосфералық қысым – бұл ауа бағанына әсер ететін ауырлық күшінің Жердің бірлік ауданына түсіретін қысымы.

Паскаль заңы: сұйықтық немесе газ ондағы қысымды өзгеріссіз барлық бағытта береді.

Поршеньді сұйықтық сорғы

Поршеньді сұйықтық сорғы цилиндрден тұрады, оның ішінде қабырғаларға тығыз орналасқан поршень бар. Поршеньде де, цилиндрдің төменгі бөлігінде де жоғары қарай ғана ашылатын клапандар бар. Поршень жоғары қарай қозғалады, атмосфералық қысымның әсерінен сұйықтық төменгі клапанды көтереді және құбырға өтеді. Поршень төмендесе, поршень астындағы сұйықтық төменгі клапанды басады және ол жабылады. Сонымен қатар, судың қысымымен поршендегі клапан ашылады, ал сұйықтық поршеннің үстіндегі кеңістікке енеді.

Поршеннің келесі көтерілуімен сұйықтық жоғары көтеріледі, су құбырдың ауызынан төгіледі. Сонымен қатар, поршень көтерілгенде сұйықтықтың жаңа бөлігі көтеріледі, ол поршень кейінірек төмендегенде су қайтадан жоғарылайды.

Су құбыры

Су құбырының құрылысы күрделі болып табылады. Оның көмегімен бір қаладан, ауылдан, индустриалды және ауылшаруашылық кәсіпорындарынан бір ортақ орталықтан су барады, тұрғындарды ауыз сумен қамтамасыз етеді, фабрикаларда жұмыс істейтін адамдардың тұрмыстық қажеттіліктерін қанағаттандырады.

Өнеркәсіптік сумен қамтамасыз ету тек өнеркәсіптік және технологиялық қажеттіліктерді қанағаттандырады. Су құбырының жұмыс принципі төмендегідей: суды сақтауға арналған мұнараның жоғарғы жағында үлкен ыдыс орнатылған. Бұдан созылған құбырларды үйге, тұтынушыларға дейін жалғайды. Үйлер мен пәтерлердегі құбырлардың ұштары крандармен жабылады, крандағы қысым кранның биіктігіндегі және резервуардағы судың еркін бетіндегі айырмашылыққа тең биіктіктегі су бағанасының қысымына тең. Бұл қысым маңызды, өйткені су мұнарасы қаланың, ауылдың және т.б. ең биік нүктесіне орнатылады.Су мұнарасын пайдалану принципі байланыстағы қатынас ыдыстардағы орын алатын Паскаль заңына негізделген.

Алғашқы су құбырлары бірнеше мың жыл бұрын салынған. Ежелгі Египетте терең скважиналардан жер асты сулары көтеріліп, керамикалық және ағаш құбырлар арқылы тұтынушыларға жеткізілді. Ежелгі Римде сумен қамтамасыз етудің күрделі жүйесі пайдаланылды. Батыс Еуропада (Парижде) 17 ғасырдың соңында ағаш құбырлары бар су құбыры салынды. XVIII ғасырда Англиядағы сумен жабдықтау құрылысы басталды. Мәскеуде орталықтандырылған коммуналдық сумен жабдықтау жүйесі 1804 жылы салынған. Алматыда 1933 жылы алғашқы ағаш сумен жабдықтау жүйесі пайда болды, ал 1935 жылы темірбетон және керамикалық құбырлар қолданылған су құбырларының жоспарлы құрылысы басталды. Археологиялық қазбалар Қазақстанда Отырар мен Тараз қалаларында 10-12 ғасырларда су құбыры өртенген керамикадан салынғанын дәлелдейді.