Привет, сегодня поговорим о такой штуке, которую ты (наверное) ни разу не видел, тем не менее, при взгляде на нее можно узнать давно известный всем ковш экскаватора. Конструктивно она выполнена очень похоже, в этом все дело.
#физика_вжизни
Давай разберемся, что за физические принципы позволили создать сей агрегат, смотрим видео (https://vk.cc/bZXjnT)
Что же мы видим? Первое, на что обращается внимание – внешнее сходство с … нет, не с тираннозавром Рексом, а с разводным гаечным ключом (рисунок 1). Отличие в том, что движение подвижной части (губки, как говорит нам схема устройства гаечного ключа), осуществляется не за счёт перехода вращательного движения винта в поступательное движение губки, а за счет комбинированной работы гидравлического пресса и системы рычагов. Вот так вот, 7 класс, товарищи. Вспомним заодно, принцип работы гидравлического пресса и рычага.
Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров, каждый из которых имеет то же конструктивное устройство, что и ручной насос. В простейшем случае основой конструкции цилиндра является гильза, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью. Внутри гильзы перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, которые предотвращают перетекание рабочей жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. При подаче под давлением рабочей жидкости (специальные минеральные масла) в полость цилиндра поршень начинает перемещаться под действием давления жидкости. (см. рисунок 2)
Физический принцип работы гидравлического пресса, на самом деле очень прост. В обоих сосудах, из которых он состоит, по факту сообщающихся, давление должно быть одинаково. А если в одном больше, то через некоторое время, оно уменьшится за счет того, что часть жидкости из-за разности давлений перетечёт во второй сосуд и давление в системе выровняется. Таково свойство сообщающихся сосудов.
Давление, как известно, определяется отношением силы, которую мы приложили к площади поверхности, к которой мы ее приложили. В данном случае к площади поршня внутри гидравлического пресса (см. рисунок 3).
Конкретно на примере гидравлического пресса: при надавливании на поверхность с меньшей площадью мы получим на во втором цилиндре большее давление. И наоборот, прикладывая усилия на большей площади, мы получаем меньшее давление с другой стороны соединительного шланга, и как следствие, проигрыш в силе на втором цилиндре.
Теперь на всякий случай в цифрах, чтобы было понятнее. Если мы будем давить на малый поршень силой, пусть это будет, 100 Н, то при площади малого поршня в 20 раз меньшей, чему большего, на втором цилиндре мы получим силу давления аж 2000 Н. Это увеличение силы на ровном месте не нарушает никаких законов физики. Даже, если поначалу нам такое покажется, и является прямым следствием работы закона сообщающихся сосудов.
Теперь пару слов о рычагах. Архимед говорил: дайте мне точку опоры, и я переверну Землю.
Рычаг - это устройство состоящее из палки и точки опоры. Если палка ни на что не опирается - это обычная палка, не рычаг.
Принцип работы рычага состоит в том, что момент силы, приложенной с одной стороны, должен быть равен моменту силы, приложенной с другой стороны. Да-да, ничего не понятно, сейчас поясню.
Момент силы - это, грубо говоря, совокупность длины плеча и силы к нему приложенной. Чем больше длина, тем меньшая сила требуется, для... Для чего?🤔 Для того, чтобы перевернуть Землю. Потому как вся суть работы рычага сводится к тому, чтобы прикладывая силу с одной стороны, противодействовать ей другой силе. Например, весу, переворачиваемого предмета.
Иногда это действие направлено сугубо на деструктивную деятельность, как, например, выкорчевывание деревьев или выковыривания камня из песка на морском берегу, если он достаточно прочно сидит, пальцем ну никак не выколупывается.
Другое применение рычага - компенсация или регуляция действующих сил, как в нашем тиранодемонтере. На рисунке 4 точка "Б" является точкой опоры для подвижной части устройства, которая по совместительству рычаг. Сила при этом прикладывается к точке "В". Как мы видим, можно было бы использовать этот рычаг более эффективно и точку "В" переместить ниже, в положение "В1". Тогда плечо L1 было бы еще длиннее (L2, как мы видим и так достаточно короткое) и выигрыш в силе был бы еще больше. Что, собственно и реализовано в оригинале (см. видео)
Остается один вопрос: если есть выигрыш, то против чего мы играли? Ответ, против твердости разрушаемого материала, который будет упираться в неподвижную часть нашего Тирекс-разрушителя. Желтый набалдашник нужен, чтобы дополнительно усилить конструкцию и то же правило рычага не работало против нас на неподвижной части Ти-разрушителя.
Что ж, получилось весьма громоздкое описание принципа работы устройства. Оно, на самом деле, будет гораздо короче и проще, если опустить детали, описываемые в школьном учебнике по физике.
______________________________
#физика_вжизни
#SchoolPlex