Водопровод, насос

Водопровод. Поршневой жидкостный насос.

Урок физики в 7 классе

Цели урока

• Повторить тему атмосферное давление, опыт Торричелли, измерение атмосферного давления
• Познакомиться с устройством и назначением поршневого жидкостного насоса и гидравлического пресса.
• Научиться решать задачи по теме.
• Содействовать овладению методами научного исследовании: анализа и синтеза.

Повторение…

• Почему Земля не теряет свою воздушную оболочку?
• Почему молекулы газов, составляющих атмосферу, не упадут все на ее поверхность?
• Выразите в Па давление 1 мм рт. ст. Каково устройство ртутного барометра? Где они применяются?
• Расскажите об устройстве жидкостного и металлического манометров. Для чего они применяются?

Решите задачу

• При глубоком вдохе в легкие взрослого человека входит около 4 дм 3 воздуха. Определите массу и вес этого воздуха.

• Ответ: m=5, 16 г; Р=0,0516Н=51,6 мН.

Решите задачу

• Высокое или низкое сегодня атмосферное давление, если уровень ртути в барометре Торричелли стоит на высоте

71 см?

Решите задачу

• Верно ли, что на одну поверхность тетрадного листа, размеры которого 16Х20 см атмосферный воздух давит с силой более 3 кН?

• Ответ: да, с силой около 3,3 кН.

Решите задачу

• Достаточно ли 1,5 кг ртути для устройства барометра Торричелли из трубки с внутренним диаметром 8 мм?

• Ответ: да, достаточно.

Решите задачу

• Колбу частично откачали и давление в ней стало 100 мм рт. ст. Колбу закрыли пробкой диаметром 3 см и перевернули горлышком вниз. Гирю какой массы нужно подвесить к пробке, чтобы вытащить ее? (Трением пробки о горлышко колбы для простоты можно пренебречь)
• Ответ: более 6,2 кг

Эпиграф

Это как водопровод

В дом к нам воду подает?

Почему вода из крана

Не всегда у нас течет?

А на пятом этаже

Нет воды давно уже.

Водоснабжение

• Водоснабжение – совокупность мероприятий по обеспечению водой различных потребителей: населения, промышленных предприятий и др. Комплекс инженерных сооружений и устройств, осуществляющих водоснабжение (в том числе и получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям), называется водопроводом.

Схема устройства водопровода

Вопросы

• Почему водопроводные краны в домах не делают выше уровня воды в баке водонапорной башни?
• Одинаковое ли давление существует в водопроводных кранах на разных этажах? От чего оно зависит?

Поршневой жидкостный насос

• В бак водопроводной башни вода подается насосами. Это как правило центробежные насосы с электрическим приводом. Мы рассмотри принцип действия другого насоса – так называемого поршневого жидкостного насоса

Схема устройства поршневого жидкостного насоса

Основные части:

 поршень, снабженный клапаном 1;

 цилиндр с клапаном 2;

 труба 3 (по ней нака-чивается вода, например, в бак водонапорной башни) ;

 труба 4 (через нее вода поступает в насос и заполняет цилиндр).

Ответьте на вопросы

• Можно ли считать шприц насосом?

Ответ: нельзя. Насос имеет систему клапанов, которых у шприца нет. Движение жидкости в насосе все время идет в одном направлении, в шприце оно идет в одном, затем в противоположном. Действие шприца схоже с действием пипетки.

Ответьте на вопросы

• Где расположены и как устроены клапаны, которые позволяют накачивать воздух насосом в велосипедную камеру?

• Ответ: одним клапаном является сама кожаная манжетка-поршень, другим – ниппель в камере .

В чем отличие?

• Для действия всасывающего водяного (или воздушного) насоса требуется меньшее усилие, чем для нагнетательного. Почему?
• Ответ: при работе всасывающего насоса, находящегося у верха колодца, подъем воды совершается действием силы атмосферного давления; у нагнетательного насоса, подъем воды производится силой мышц человека

Гидравлический пресс

Техника немыслима без них,

Хоть требуют они большой сноровки.

Повсеместно применяют их –

В прессовании, штамповке, ковке…

(А. Каменовский)

Определение

• Гидравлический пресс – это машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие сдавливаемой жидкостью

Гидравлический пресс

Немного лирики…

У древних были камень да дубина

А у нас на жидкости машина.

Два цилиндра с поршнем у нее,

Каждый поршень делает свое.

Малым мы на жидкость надавили,

На большом такое же давленье сообщили,

Ну а так как много больше S,

То большой и в силе перевес.

По данному тексту стихотворения составить вопросы

• Одинаковы ли цилиндры и поршни? Чем они отличаются?
• Что означает: каждый поршень делает свое?
• На каком законе основано действие гидравлического пресса?

Правило

• Жидкость в цилиндрах будет находиться в равновесии лишь тогда, когда сила, действующая на больший поршень, во столько же раз превышает силу, действующую на меньший поршень, во сколько раз площадь большего поршня превышает площадь меньшего поршня.

Формула

Вывод

• Отношение характеризует выигрыш в силе, получаемый в данной машине. Согласно полученной формуле выигрыш в силе определяется отношением площадей .

• Поэтому, чем больше отношение площадей поршней, тем больше выигрыш в силе.

Устройство гидравлического пресса

Решите задачу

• Площадь малого поршня S 1 =5 см 2 , а площадь большего поршня S 2 =500 см 2 . определите выигрыш в силе.

• Правильно, он будет составлять 100 раз! Удивительно!

Применение гидравлического пресса

• Впервые гидравлические прессы стали применяться на практике в конце XVIII – начале XIX века. Современная техника уже немыслима без них. Они используются в металлообработке для ковки слитков, листовой штамповки, выдавливании труб и профилей, прессования порошковых материалов.
• С помощью гидравлических прессов получают фанеру, картон и искусственные алмазы.

Рассмотрите схему гидравлического тормоза и объясните принцип его действия.

Вопрос…

• Изменится ли производимое при помощи гидравлического пресса давление, если воду заменить более тяжелой жидкостью – глицерином?
• Ответ: нет

Вопрос…

• Будет ли разница в действии гидравлического пресса на Земле и на Луне?

• Ответ: разницы не будет

Вопрос…

• Приподнять грузовой автомобиль, ухватившись за его колес, не смогут даже несколько человек. Почему же одному шоферу удается немного приподнять машину, наполняя ручным насосом баллон колеса воздухом?
• Ответ: насос совместно с баллоном образует пневматическую машину, дающую определенный выигрыш в силе.

Сифон

• Из ванны, стоящей на полу, не имеющей в дне сливного отверстия, требуется вылить воду, не перевертывая самой ванны. Можно ли слить воду из ванны сифоном?
• Ответ: вода будет выливаться из ванны до тех пор, пока уровень воды в ней будет выше, чем уровень жидкости в в сосуде, куда вода переливается.

Три стакана наполнены водой и установлены на разной высоте. Из каждого проведены вверх трубки, соединяющиеся вместе. Внимание, вопрос! Что произойдет, если открыть сразу все краны К1, К2 и К3?

Рефлексия

• 1.Что узнали нового? 2. Чему научились? 3. С какими трудностями встретились?

Итог урока

• Решать загадки можно вечно.
• Вселенная ведь бесконечна.
• Спасибо всем нам за урок,
• А главное, чтоб был он впрок!
• Мне очень нравиться с вами работать!

Домашнее задание

• §44, 45 учить
• Индивидуальные задачи каждому на карточках.