Поршневой жидкостный насос

сегодняшний урок мы посвятим изучению и даже я бы сказал конструированию очень распространенного устройство которое называется жидкостный поршневой насос тема жидкостный поршневой насос домашнее задание на завтра конспект то что мы с вами сегодня напишем нарисуем по учебнику перышкина параграф 22 параграф 46 по задачнику лукашика вопросы с номерами 596 тире 598 отвечаем письменно и задачи с номерами 601 втирая 604 то есть три вопроса и четыре задачи на завтра записали ну а теперь давайте вспомним опыт который я вам показывал еще когда мы только-только начали изучать атмосферное давление у меня в руках шприц поршень этого шприца находится внизу так и если мы опустим этот шприц в сосуд с жидкостью и начнем поднимать поршень то жидкость пойдет за шприцам за поршнем чем объясняется такое поведение жидкости пожалуйста никита совершенно верно атмосферное давление загоняет воду в шприц давайте нарисуем эту систему вот шприц то есть что это такое это цилиндр вот поршень вот то что называют шток то есть просто вот такая такой стержень которая используется для того чтобы перемещать поршень вверх вниз вот здесь у нас наконечник шприца дальше идет какая-то трубка и мы опускаем в жидкость этот шприц когда мы поднимаем поршень вверх у нас жидкость заходит благодаря тому что атмосферное давление воздействует на воду в нашем случае и жидкость идет за поршнем но вот беда поднимаем поршень вверх жидкость идет верх опускаем поршень вниз жидкость выливается вниз а мы хотим с вами сконструировать такое устройство которое позволяло бы вместо того чтобы жидкой шла вниз направлять ее куда-то дальше то есть качать для этого что нужно сделать давайте вот что можно сделать в первую очередь чтобы не пустить жидкость обратно вниз лёва отлично краник который не пускал бы жидкость мисс этот краник можно открывать закрывать рукой но мы сделаем автоматическое устройство смотрите что мы сделаем следующий шаг нашей инженерной мысли будет состоять в том что мы дырочку вот эту отверстие закроем вот таким коническим клапаном это клапан клапан на как он себя ведет когда мы поднимаем поршень вверх жидкость которая атмосферным давлением загоняется в трубку она этот клапан приподнимает и заходит жидкость через вот эти щели ну если очень быстро поднимать вверх от поршень то понятно что этот клапан может куда-то улететь чтобы он не улетел тут можно сделать какую-то сеточку которая мешала бы дальнейшему подъему этого клапана но не мешало бы течь жидкости вот это клапан значит мы поднимаем поршень вверх и жидкость заходит опускаем поршень вниз жидкость но это все равно что я вот сейчас поднял так клапан открыт а теперь клапан закрыт у кая вручную розыгрыш я не могу жидкость выпустить обратно но этим надо воспользоваться если жидкость не может идти вниз давайте дадим возможности жидкости двигаться дальше вверх как это можно сделать коля [музыка] если к края поршни не сильно прижаты к стенкам тогда сюда будет воздух заходить а нельзя еще как-то а ну давайте вот эту идею эксплуатировать дальше придумаем еще один клапан где его можно поставить артем хорошо но откуда стенки шприца будут знать от куда движется поршень давайте этот клапан в сам поршень вмонтируем идея хорошая поставить еще один клапан давайте этот клапан клапан поместим на самом поршня сделаем отверстие в поршне вот она и вот сюда поместим второй клапан тоже клапан пишем клапан что происходит дальше когда поршень движется вверх то здесь у нас создается разрежение так а тут давление атмосферная и кстати может быть даже больше атмосферного мы об этом ещё сейчас поговорим значит этот клапан прижимается и не пускает воду вот сюда или воздух не пускают сюда хорошо когда поршень движется вверх открыт этот клапан теперь давайте представим себе что поршень движется вниз вот на этом рисунке поршень движется вверх давайте рядом изобразим ситуацию когда поршень движется вниз еще раз рисуем ту же картинку нам сегодня много рисовать предстоит этот клапан у нас закрыт тут у нас вода все заполняет здесь у нас вода всю заполняет поскольку мы и втянули когда поршень двигался вверх вот отверстие в поршне здесь вода вот так теперь поршень движется вниз этот клапан закрыт а что с этим клапаном происходит он приподнимается потому что когда мы давим на поршень он сжимает воду и давлением воды этот клапан открывает значит вода пойдет вот сюда через открытый клапан но если вода пойдет сюда то когда я буду опускать этот поршень она здесь останется то есть что получится поршень дойдет до низа а здесь вода останется то есть получится так что поршень внизу а тут какой-то слой воды уже образовался если я сделаю несколько качков это вода никуда не деваются ее обратно польша не пускает значит каждый следующий ход поршня уровень воды здесь над поршнем будет выше и выше и выше так давайте тогда здесь просто сделаем от вот вот такой о для того чтобы поршень мог двигаться мы должны обеспечить его сообщение со штоком для этого мы просто не сюда к серединке поршня будем крепить шток а вот на такой дуге вот здесь и здесь и когда поршень движется вверх та вода которая раньше сюда зашла она вот выше этого уровня уже не поднимется потому что здесь открыто и вода отсюда сюда потечет таким образом мы сможем поднять воду снизу до верху здесь можно поставить какой-то сосуд в который мы накачиваем воду вот так работает этот насос подобный насос когда то давным давно во флоренции использовали для того чтобы качать воду в фонтанах но вот беда тот насос поставили возле фонтана а вода которую нужно было качать находилась глубоко внизу гораздо ниже уровня фонтана насос запустили вода не пошла фонтан не работала как вы думаете почему саша а [музыка] смотрите ты прав так только давайте немножко точнее сформулируем сашину мысль что в конечном счете здесь загоняет воду в цилиндр атмосферное давление на какую максимальную высоту может поднять воду на 10 метров атмосферным давлением а фонтан находился на высоте больше 10 метров поэтому этот насос не работал этот насос называется всасывающий насос всасывающий насос он способен качать воду только на высоту не больше 10 метров то есть не больше высоты на которую атмосфера способна поднять водяной столб точнее удержать водяной столб вот обратились за помощью к кажется галилею самому и галилей дал совет говорит ребята у вас эта штука никогда работать не будет потому что атмосферное давление не может поднять воду в насос поэтому поставьте насос внизу в скважине в колодце и мы сейчас с вами познакомимся с еще одной конструкции насоса которая называется нагнетательный насос нагнетательный насос нагнетательным и сос этот насос лишён недостатка всасывающего насоса он способен поднимать воду на любую высоту у понятно что его нужно устанавливать внизу и так как устрой нагнетательный насос нижняя часть вот я тут проведу такую черту отделяющую всасывающие от нагнетательного нежно нижняя часть такая же точно как и в случае всасывающего насоса вот жидкость вот цилиндр с поршнем но тут видите я пунктиром показал то есть предполагается что тут какая-то высота есть а наш насос находится непосредственно возле сосуда с водой непосредственно сосуда жидко свое возле сосуда с жидкостью здесь у нас старый добрый клапан который пускает воду только вверх но не пускает ее вниз дальше в поршне никаких клапанов мы ставить не будем поршень просто цельный вот у вот шток его можно крепить прямо к середине башня дальше вот такая конструкция трубка и здесь ещё один клапан вот он в каждом из оси видите должен быть и один клапан на входе и один клапан на выходе вот так ну давайте посмотрим что будет происходить дальше когда я поднимаю поршень и здесь создается пониженное давление атмосфера спокойно без проблем потому что это расстояние небольшое заталкивает жидкость приоткрывая вот этот клапан и наполняет цилиндр водой этот клапан закрыт этот клапан закрыт дальше мы начинаем опускать поршень при этом этот клапан закрывается я воду сжимаю из-за того что вода здесь находится под давлением благодаря тому что я давлю на поршень она наоборот поплотнее закрывает этот клапан но давление воды открывает этот клапан и тогда вода когда поршень движется вниз проходит вот сюда а дальше я могу просто продолжить эту трубку и ее хоть на 50 хоть на 100 метров вверх поднять пусть у давления будет больше атмосферного в два в три раза не беда я могу толкнуть поршень с такой силой что я любое разумное естественно давление преодолею и я могу поднять эту воду куда хочу на любую высоту вот так кстати этот насос можно очень просто немножечко усовершенствовать смотрите а что я если трубку от эту вот так чуть-чуть опущу тогда получатся вот что вода которую загоняет сюда она попадает не только в вот эту трубку выпускную но она попадает вот в эту область а тут находится воздух это так называемая воздушная камера воздушная камера какая от нее польза а дело в том что когда я двигаю насос вверх вниз если бы не воздушная камера вот как в нагнетательном исусе так и в во всасывающем вода поступала бы порциями толчками а вот если есть такая воздушная камера та та вода которая не успеет выйти через вот этот через вот эту трубку она попадает сюда сжимает воздух теперь когда я поршень поднимаю этот клапан закрывается но тут повышенное давление воздуха продолжает проталкивать воду через трубу то есть такой насос позволяет получить плавный поток воды не толчкообразные а плавно вот так работают два типа всасывающих и нагнетательных насос еще раз отмечу всасывающий насос и обладают ограниченной областью применимости потому что они не могут поднять воду больше чем на но если этого дата на 10 метров то есть на то высота на которую способна атмосферное давление поднять воду у нагнетательного насоса такого недостатка нет может быть у кого-то дома на даче или где-то там в селе есть колодцы из которого вы насосом электрическим конечно уже нет таким ручным закачиваете вот никита руку поднял до закачиваете воду куда этот насос помещается никита не знаешь я тебе скажу его кидают на дно колодца там нагнетательный насос который со дна колодца может поднять воду на любую высоту вот ну опускают на на тросик кидают это увеличил конечно там прочная проволока и рядом хорошо изолированы и skip которые обеспечивают работу насоса там поршень приводится в действие с помощью магнитного поля вот так устроена эти насосы хорошо вот теперь давайте посмотрим как это все выглядит на самом деле это были рисунки а теперь я хочу показать ну я считаю что это произведение искусства давайте сейчас посмотрим как эта штука может на самом деле работать вот у меня в руках произведения искусства это стеклянная модель насоса всасывающего сейчас я разделю экран на две половинки и мы крупно посмотрим как устроен и как работает этот насос и нагнетательной покажу у нас есть и всасывающие и нагнетательные и так делим кадр вот с чего мы с вами начали мы поднимали шприцем воду вот она пошла за поршнем теперь опускаем поршень вода уходит вниз а теперь вот это насос давайте посмотрим где у него клапана вот внизу клапан представляет собой вот такой стеклянный пузырек заполненные песком вот его можно ведь и он там болтается в сам поршень нить оной для того чтобы обеспечить более менее хорошую герметичность второй клапан находится вот тут внутри поршня он маленький его практически не видно он настолько аккуратно мир меленько сделан вот там внутри внизу вот тут находится второй клапан вот теперь давайте опустим насос в воду и пусть этот насос качает воду вот в этот стаканчик нужен только не промахнуться сначала самая влажная самое трудное то заполнить насос водой вот это не так легко вот я к этому очень быстро вожу чтобы насос заполнился водой а вот насос заполнить водой поршень вверх вода вверх поршень не смотрите вода появилась над поршнем поршень вверх вода вверх и вот есть я буду качать вверх вниз то очень скоро вода поднимется на столько что будет выливаться из насоса его верхнюю часть ведь и как нижний клапан поднялся открылся опустился закрылся и видно как верхний клапан поднимается-опускается тоже видите маленький такой вот так работает счас и выучи насос а теперь посмотрим как работает и как устроен нагнетательный насос сейчас нужно только тут чтобы у нас болото не получилось вообще когда-то студентов физического факультета обучали стеклодув нам удел дело в том что настоящий экспериментатор должен был владеть стекла дурным делом самому уметь делать вот такие вот устройство много очень техники была сделана из стекла так теперь нагнетательный насос вот он смотрите здесь поршень сплошной в нем никаких клапанов нет но вот тут вот выпускной клапан вот этот второй клапан который у нас на рисунке справа и вышел вот это самая воздушная камера дети трубочка чуть-чуть опущена ниже внизу все устроено точно так же как в всасывающим насосе опускаем нагнетательный насос и вниз и начинаем качать сначала надо его заполнить водой и вот оно всё пошло клапан вверх они по очереди поднимаются и таким образом не плавно я вам открою секрет тут пробка не герметична и это настолько старые устройства что она уже потеряла свою герметичность к тому же объем самой воздушной камеры слишком мал для того чтобы эффект был заметный объем должен быть большой чем больший объем воздушной камеры тем эффективнее работа вот этого смягчитель вот мы уже целый стакан перекачали вот такие музейные экспонаты есть у нас в ришельевском лицее главное их не разбить так ну хорошо все убираем сейчас я тут это болото ликвидируй все меня в кадре нет не везет как я чищу этот носок хорошо все у нас осталось немножко времени я специально его оставил для того чтобы мы с вами еще рассмотрели несколько задач соса вот я выведу на экран некоторые из этих задач мы их будем решать устно задача 1916 от чего зависит вот 1916 от чего зависит высота на которую могут поднять воду насосы изображенные на рисунке вот рисунок скажите пожалуйста слева какой насос изображен всасывающим и нагнетательным вот это какой это всасывающий витик это счас и ваще насос может ли левый насос поднять воду на высоту 20 метров не может почему потому что смотрите там большой промежуток между нижней частью насоса и вот этой частью значит поли приходится атмосферной атмосферному давлению загонять эту воду наверх а здесь насос находится внизу и поэтому мы можем спокойно поднять прижимая сильно поршень воду с затолкать ее сюда и поднятию на любую высоту значит левый не может поднять на 20 метров может только на десять метров поднять оправы может поднять на любую высоту и еще одна задачка 1917 объясните по рисунку куда движется поршень насоса вот поршень насоса вот один клапан а вот другой флаг и клапан вверх или вниз вверх а ну давайте посмотрим когда поршень двигается вверх этот клапан открывается и жидкость движется вправо значит сейчас у нас поршень движется вверх потому что левый клапан открыт когда он будет двигаться вниз то будет открыт правый клапан хорошо ну что ж а теперь на закуску еще одна задачка связанная с атмосферным давлением я ее приберег на конец не случайно потому что похожая задача будет у нас на самостоятельной работе задачка на атмосферное давление так давайте доску подготовлен пока я готовлю доску я вам выведу на экран одну фотографию вот этого что это такое смотрите в это знаменитая эйфелевая башня посмотрите пожалуйста что вы видите посередине эйфелевой башни там есть наблюдательная площадка на смотровой площадке эйфелевой башни высота 149 23 сотых метра вот здесь на этой второй наблюдательной площадки показания барометра составляют тысячи три гекта pascal чему равняется в это время атмосферное давление на верхушке башни и верхушка находится на высоте 325 метров и у основания башни то есть на 0 высоте относительно земли с чего начинаем решение задачи с рисунка конечно ребята мы сейчас сделаем рисунок и введем обозначение которое нам удобно но я напишу задача звездочках вот слева для краткого условия освобождая место вот эйфелева башня вот уровень земли как вот смотровая площадка вот верхушка эйфелевой башни тут такой шпиль и на нем молниеотвод на смотровой площадке эйфелевой башни высота сто сорок девять целых двадцать три сотых метров давайте вот эту высоту обозначим h1 h1gh 149 , 23 сотых 23 сотых метрах показания барометра составляют тысячи три гекта pascal на этой высоте раз уже мы ее обозначили h1 давление мы обозначим p1 1003 back to pascal далее чему равно в это время атмосферного давления на верхушке башни какие нам данные нужны высота до верхушки башни высота у нас пусть будет h2h 2 согласно рисунку 325 метров и еще нас спрашивают чему равно в это время атмосферное давление у основания башни давайте высоту вот здесь обозначим h 0 понятно что оно равно нулю h 0 равняется нулю давление на верхушке башни растут высота у нас аж два обозначим p2 вот здесь у нас p2 надо его найти давление здесь на высоте h 1 нам известно я отмечу его p1 она нам известно и надо найти давление на уровне земли здесь мы высоту обозначили h0 значит напишем п его тоже нужно найти рисуем на что мы можем опереться для решения этой задачи на соотношение между высотой изменением высоты изменением атмосферного давления у нас есть вот такое такие сведения дельта h делить на дельта p равняется 12 метров на миллиметр ртутного столба или 9 метров на geek to паскаль какой из этих двух значений нам подходит какое конечно почему потому что тут давление в гекта паскалях значит мы пишем дельта h делить на дельта p равняется 9 метров на гектар поскольку и теперь у нас фактически здесь две задачи сначала давайте найдем давление у основания башни и так первое у основания башни у основания башен чему равна разность высот между основанием и площадкой то есть h1 значит наша дельта h это просто h1 вот эти самые 149 метров теперь чему равняется дельта p от большего отнимая меньше где больше давление внизу или вверху внизу значит разница давлений по 0 минус п 1 дельта p равняется p нулевое минус п 1 и теперь эти значения дельта h и дельта p подставляем сюда у нас получится вместо дельта h я пишу h1 вместо дельта p я пишу про 0 минус п 1 равняется вот эти 9 метров на geek to паскаль нам надо найти давление по нулевой b2 мы тоже будем искать так сразу мы не сможем его наверно найти давайте сначала найдем в 0 минус п 1 п 0 минус п 1 равняется чему h 1 делить на 9 h 1 делить на 9 с единицами метров объекта по скале напишу в числителе и наконец отсюда мы можем найти чему равняется p нулевое п 0 равняется p 1 она переходит в правую часть с переменной знака + h 1 делить на 9 метров умножить на geek to паскаль вот наша первая рабочая формула чтобы не терять времени я считать не буду но кто успевает посчитайте потом скажете результаты теперь мы хотим найти давление на вершине второе на вершине тут чуть-чуть сложнее скажите пожалуйста чему равняется дельта h умница аж 2 минус h1 h2 минус h 1 чему равняется дельта p разница давлений p1 минус п 2 совершенно верно п 1 минус п 2 все самое трудное мы сделали теперь подставляем эти величины сюда у нас получается дельта h это аж 2 минус h 1 делить на т1 минус п 2 равняется 9 метров на гектар паскаль теперь находим в p1 - p2 нам надо найти p 2 находим сначала p1 - p2p один минус п 2 равняется вот это делить на 9 аж 2 минус h 1 делить на 9 метров на geek to паскаль как-то паскаль попадая в числитель и наконец b2 отсюда равняется p 1 минус h 2 минус h 1 делить на 9 метров гетто паскаль вот вторая рабочая формула остается провести вычисления посчитаем вот здесь п 0 равняется p 1 1003 гекта pascal прибавить h1 149 23 сотых метра делить на 9 метров на гектар паскаль метры сократятся и нас получится объекта pascal плюс back to pascal да как диктуй 1019 дальше еще можешь там значащих цифр достаточно отлично герта pascal я специально попросил колю больше дать мне знаков чтобы мы знали как правильно округлять смотрите тут у нас давление до на до целых back to паскалей поэтому и здесь мы округляем до целых и пишем приблизительно равняется тысячу 20 век то паскалей может кто-то посчитал давление внизу то есть наверху b2 кто-то посчитал t2 равняется я не буду писать формулу сразу лево так точно скажи мне сорок семь сотых back to pascal но обязательно нужно округлить до целых так как у нас там давление до целых вот сколько 983 герта pascal замечательно осталось записать ответ итак читаем вопрос чему равно давление на верхушке башни и у ее основания ответ давление на верхушке башни равно 983 гекта pascal давление на верхушке башни равно 983 гекта pascal а у ее основания а у ее основания 1020 объекта pascal все ребята урок окончен спасибо за сотрудничество [музыка]