Номер 26.14, страница 93 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 26. Насосы. Манометры. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 26.14, страница 93.

26.14 [595] Объясните, как работает нагнетательный насос садового опрыскивателя (рис. III-78). Одним из клапанов в насосе является кожаная манжетка — поршень.

Рис. III-78

Решение

Работа нагнетательного насоса садового опрыскивателя, показанного на рисунке, основана на циклическом изменении давления внутри цилиндра при движении поршня. Процесс можно разделить на два такта.

1. Всасывание (движение поршня вверх).
Когда рукоятку насоса тянут вверх, поршень поднимается. Объем пространства под поршнем увеличивается, что приводит к падению давления в этой области. Давление жидкости в резервуаре (которое обычно равно атмосферному) становится значительно выше, чем давление под поршнем ($P_{под_поршнем} < P_{резервуара}$). Под действием этой разницы давлений нижний клапан открывается, и жидкость из резервуара засасывается в цилиндр, заполняя пространство под поршнем.

2. Нагнетание (движение поршня вниз).
Когда на рукоятку нажимают, поршень движется вниз. Он начинает давить на жидкость, находящуюся под ним, резко повышая ее давление. Это высокое давление приводит к двум одновременным действиям:

• Нижний впускной клапан под действием давления изнутри плотно закрывается, перекрывая путь жидкости обратно в резервуар.
• Жидкость под высоким давлением устремляется в единственный открытый выход — боковой шланг, ведущий к распылителю.

Ключевую роль в этом такте играет кожаная манжета. Она выполняет функцию второго, самоуплотняющегося клапана. Когда давление под поршнем возрастает, оно распирает гибкие края манжеты, плотно прижимая их к внутренним стенкам цилиндра. Это создает герметичное уплотнение, которое не позволяет жидкости просочиться вверх мимо поршня. Таким образом, вся сила, приложенная к поршню, эффективно используется для выталкивания жидкости в шланг.

Повторяя эти два такта, насос обеспечивает непрерывную (порциями) подачу жидкости под давлением.

Ответ: При движении поршня вверх в цилиндре создается разрежение, открывается нижний клапан, и насос заполняется жидкостью. При движении поршня вниз давление жидкости возрастает, нижний клапан закрывается, а кожаная манжета под действием этого давления расширяется и плотно прижимается к стенкам, обеспечивая герметичность. В результате жидкость под высоким давлением выталкивается через выходной шланг.