იმისათვის, რომ გავიგოთ, როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური პრესა, გავიხსენოთ ჭურჭლის კომუნიკაციის წესი. მისმა ავტორმა ბლეზ პასკალმა აღმოაჩინა, რომ თუ ისინი ივსება ერთგვაროვანი სითხით, მაშინ მისი დონე ყველა ჭურჭელში ერთნაირია. ამ შემთხვევაში, კონტეინერების კონფიგურაციას და მათ ზომებს მნიშვნელობა არ აქვს. სტატიაში აღწერილი იქნება რამდენიმე ექსპერიმენტი საკომუნიკაციო კონტეინერებით, რომლებიც დაგვეხმარება გავიგოთ ჰიდრავლიკური პრესის სტრუქტურისა და მუშაობის პრინციპი.
ექსპერიმენტი
ვთქვათ, რომ გვაქვს კომუნიკაციური ხომალდები სხვადასხვა განივი უბნებით. პატარას ფართობს s-ით აღვნიშნავთ, უფრო დიდის - S-ით. მოდი, კონტეინერები ავავსოთ სითხით. კომუნიკაციური ჭურჭლის კანონის თანახმად, სითხეების ზედაპირები ერთსა და იმავე სიმაღლეზეა.
ზემოდან დავხუროთ ჭურჭლები დგუშებით. შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ s და S არის დგუშების არეები. დააჭირეთ პატარას f ძალით. ჩავა დაბლა, სითხე იქნებამიედინება უფრო დიდ ცილინდრში და დგუში მარცხნივ დაიწყებს აწევას. რომ არ ადგეს, ჩვენც მივმართავთ მას. აღნიშნე F.
იმისთვის, რომ უფრო ახლოს გავიგოთ, თუ როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური პრესა, შევეცადოთ ვიპოვოთ კავშირი ამ ორ ძალას შორის. ჩვენ გავაგრძელებთ წონასწორობის პირობებს. სანამ ჭურჭელს დგუშებით დავფარავდით, სითხეები წონასწორობაში იმყოფებოდნენ. ტანკებში წნევა იგივე იყო (p=P). დააჭირეთ ორივე დგუშს ისე, რომ სითხე კვლავ დარჩეს წონასწორობაში. ზეწოლა p და P, რა თქმა უნდა, გაიზრდება. თუმცა, ისინი მაინც იგივე დარჩება, რადგან გაიზრდება იგივე დამატებითი ოდენობით. ეს არის დგუშების მიერ შექმნილი წნევის რაოდენობა. ის ყველგან არის გადაცემული პასკალის კანონის მიხედვით.
აქ არის წონასწორობის პირობა: p=P. თქვენ შეგიძლიათ გაითვალისწინოთ დგუშების მიერ შექმნილი წნევა ან თხევადი სვეტის წნევა. შედეგი იგივე იქნება. გაითვალისწინეთ, რომ დგუშების მიერ შექმნილი წნევა ათასჯერ მეტია თხევადი სვეტის ჰიდროსტატიკური წნევაზე. რამდენიმე სანტიმეტრის სიმაღლის წყლის სვეტი ასობით პასკალის წნევას ქმნის. და დგუშის წნევა ასობით კილოპასკალია და ზოგჯერ მეგაპასკალია. ამიტომ, შემდგომში ჩვენ უგულებელყოფთ თხევადი სვეტის წნევას და ვივარაუდებთ, რომ წნევა p და P იქმნება ექსკლუზიურად f და F ძალებით.
დგუშების წნევის ძალის დამოკიდებულება მათ ფართობზე
გამოვიყვანოთ ფორმულა, მის გარეშე ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის პრინციპი გაუგებარი იქნება. p=f/s და ანალოგიურად P=F/S. მოდით შევცვალოთ წონასწორობის მდგომარეობა. f/s=F/S. ახლა კი შევადაროთ ძალები f და F. ამისათვის გამოსახვის ორივე მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებიგავამრავლოთ S-ზე და გავყოთ f-ზე. ვიღებთ fS/sf=FS/Sf. გავაუქმოთ f და S ორივე ნაწილში. შედეგი იქნება ტოლობა F/f=S/s.
გამარჯვების კონცეფცია მოქმედებს
თუ S>s, მაშინ დგუშზე ზეწოლის ძალა დიდ ჭურჭელში იქნება იმდენჯერ მეტი ვიდრე ძალა, რომელიც დაჭერს პატარა დგუშს, რამდენჯერ აღემატება უფრო დიდი დგუშის ფართობი პატარა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პატარა დგუშზე მცირე ძალის მიყენებით, დიდ ჭურჭელში მივიღებთ გაცილებით დიდ ძალას, რომლითაც ვაჭერთ პატარა დგუშს. ეს არის ეფექტი, რომელსაც ეწოდება სიძლიერის მომატება. ის გვიჩვენებს რამდენჯერ განსხვავდებიან ძალები, ანუ რა არის F-ისა და f-ის შეფარდება. თუ ავიღებთ გემებს, რომელთა განივი კვეთის არეები ძალიან განსხვავებულია, მაშინ შეგვიძლია მივიღოთ სიძლიერის მომატება ათი ან ათასი ფაქტორით. ძალის ანალიზი ცხადყოფს: ძალაში მიღებული მომატება უდრის დიდი და პატარა დგუშის ფართობების თანაფარდობას.
ჰიდრავლიკური მანქანის დგუშების მოძრაობა
ბევრი ინდუსტრია იყენებს ჰიდრავლიკური პრესის პრინციპს: ფიზიკა, მშენებლობა, მასალების დამუშავება, სოფლის მეურნეობა, ავტომობილები და ა.შ. ჰიდრავლიკური მანქანების გამოყენების მაგალითები ნაჩვენებია სურათზე.
მოდით განვიხილოთ ერთი და იგივე ორი დგუშებით კომუნიკაციური ჭურჭელი, მაგრამ ახლა ყურადღებას მივაქცევთ არა ძალას, არამედ მანძილს, რომელსაც დგუშები გადაადგილდებიან. წარმოიდგინეთ, რომ მათი საწყისი პოზიცია განსხვავებულია. დგუში S ფართობით მდებარეობს დგუშის ქვემოთ ფართობით s. გადავიტანოთ პატარა დგუში h მანძილზე. პატარა ჭურჭლიდან წყალი უფრო დიდში გადადიოდა დადგუშზე დაჭერილი. ის გადავიდა H სიმაღლეზე.
ფართობებს შორის თანაფარდობის ცოდნით, ჩვენ ვპოულობთ თანაფარდობას სიმაღლეებს შორის. მოცულობა, რომელიც ზეწოლის ქვეშ გადავიდა მარცხენა ცილინდრიდან მარჯვნივ, აღინიშნება v-ით. მარჯვენა ცილინდრში V მოცულობის სითხე შევიდა.თხევადი შეკუმშვადია. როგორ შეიძლება ეს მათემატიკურად დაიწეროს? v=v. გამოხატეთ მოცულობა ფართობისა და სიმაღლის მიხედვით. v=sh და V=SH. ასე რომ sh=SH. S/s=h/H. მაშასადამე, სიძლიერის მომატება არის F/f=h/H. ეს თანაფარდობა გვაძლევს იმის გაგებას, თუ როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური პრესა. ჩვენ ვასკვნით, რომ რადგან F მეტია f-ზე, მაშინ H ნაკლებია h-ზე და იგივე ფაქტორით.
ვთქვათ, რომ ჰიდრავლიკური მანქანა იძლევა ასჯერ გაძლიერებას. ეს ნიშნავს, რომ თუ პატარა დგუშის 100 მმ-ით ჩამოვწევთ, მეორე დგუში მხოლოდ 1 მმ-ით აიწევს. და არის მანქანები, რომლებიც ათასჯერ აძლიერებენ ძალას. მაგრამ რა შეიძლება ითქვას, როცა დგუშზე არის მანქანა და მისი აწევა საჭიროა რამდენიმე მეტრამდე?
ჰიდრავლიკური პრესის დიზაინი და მუშაობის პრინციპი
პატარა უბნის დგუში არის სარქველი, რომელიც ხურავს ძრავის ზეთის რეზერვუარისკენ მიმავალ მილს. წყალი ზოგადად არ გამოიყენება ჰიდრავლიკურ წნეხებში, რადგან ის კოროზიულია და აქვს შედარებით დაბალი დუღილის წერტილი. დგუში ამოძრავებს სახელურს. სითხე გადადის პატარა ცილინდრიდან უფრო დიდზე მილის მეშვეობით.
დიდ ჭურჭელს ასევე აქვს სარქველი და დგუში. როცა ბერკეტს ავწევთ, ზეთს, ატმოსფეროს დახმარებითწნევა შეიწოვება პატარა ცილინდრში. როცა დგუშს ვასხამთ, სარქველი იხურება, ზეთი არსად არის გასასვლელი, ამიტომ გადადის უფრო დიდ ჭურჭელში. ის აწევს მასში არსებულ სარქველს, იზრდება ზეთის მოცულობა, ამის გამო დგუში ამოდის. პატარა დგუშის ხელახლა აწევისას დიდი ჭურჭლის სარქველი იკეტება, ზეთი არსად არ მიდის და დგუში რჩება ადგილზე.
ჰიდრავლიკური პრესის მუშაობის პრინციპი ისეთია, რომ პატარა დგუშის ნებისმიერი რხევა ყოველთვის იწვევს დიდი დგუშის მოძრაობას ზემოთ. მოწყობილობას აქვს მექანიზმი, რომელიც დიდ დგუშის დაშვების საშუალებას იძლევა. ეს არის შლანგი ონკანით უფრო დიდ ჭურჭელში. როდესაც ონკანს ვხურავთ, დიდ ცილინდრს ვლუქავთ, ხოლო როცა გავხსნით, ჰიდრავლიკურ პრესას ვაბრუნებთ პირვანდელ მდგომარეობაში, ზეთი იშლება. ის უბრუნდება რეზერვუარს, რაც დგუშის დაწევის საშუალებას იძლევა.
