Комплекс политехнических задач по физике для углубленного изучения тем « Движение тел в жидкостях и газах», «Давление жидкостей и газов».

Комплекс политехнических задач по физике для углубленного изучения тем « Движение тел в жидкостях и газах», «Давление жидкостей и газов».

1. При нагревании баллона А в нём повышается давление воздуха. К баллону присоединено устройство для сигнализации о максимально допустимом повышении температуры. Объясните действие этого устройства.

Р ешение
При увеличении давления в баллоне А, проводящая жидкость поднимается в правой трубке и замыкает цепь сигнальной лампы.

2. На рисунке приведена принципиальная схема дистанционного измерения давления жидкости в системе смазки автомобиля. Первичным измерителем давления служит сильфон с толкателем. Поясните принцип действия этого устройства.

3. На рисунке изображена схема водонасосной станции с автоматическим ограничением максимально допустимого уровня воды в резервуаре. Объясните его действие.

Решение. Когда уровень воды поднимается до определенной верхней границы, контакты поплавкового датчика замыкаются и двигатель привода водяного насоса выключается.

4. Автоматическое устройство, схема которого представлена на рисунке, осуществляет сигнализацию о заполнении бункера комбайна зерном. Опишите действие этого устройства.

Решение. Когда давление слоя зерна достигает предельного значения, контактный датчик срабатывает ( замыкается контактная пара) и происходит включение сигнального устройства.

5. Угольный датчик давление – первичный измеритель преобразует изменение давления в соответствующее изменение электрического сопротивления. Объясните принцип действия.

Решение. Сопротивление угольного датчика зависит от давления извне. Чем больше это давление на мембрану, тем сильнее сжимается угольный порошок и его давление становится меньше. Причину изменения угольного порошка можно объяснить на рисунке, где показаны два угольных зерна:

а) при отсутствии внешнего давления
б) при наличии небольшого давления
в) при большом внешнем давлении
Из последнего рисунка видно, что чем больше давление, тем большей оказывается площадь соприкосновения соседних зёрен угольного порошка, что и является причиной уменьшения их сопротивления.

6. Для измерения тягового сопротивления сельскохозяйственных машин пользуются пружинным динамометром за показателями которого при движении машины следить не удобно. Поэтому динамометры дополняют реостатным датчиком.

Стрелка динамометра 1 соединена с движком реостата 2. Дорисуйте электрическую схему этого устройства таким образом, чтобы она обеспечивала возможность отсчета значения тягового усилия непосредственно в кабине трактора.

Решение.

Р еостатный датчик включается по потенциаметрической схеме. Напряжение, снимаемое с потенциометра, подается на вольтметр, который градуируется в единицах силы.

7. Среди средств контроля за работой автомобиля имеется датчик давления, который с помощью контрольной лампы сигнализирует о недостаточном давлении масла в системе смазки. Если давление в системе смазки двигателя ниже 20…60 кПа, то подвижный контакт прижат пружиной к неподвижному, цепь питания контрольной лампы замкнута и лампа горит. Как только давление масла превысит указанное значение, диафрагма выгибается и, преодолевая сопротивление пружины, толкателем отжимает подвижный контакт от неподвижного – цепь размыкается и лампа гаснет. Начертите электрическую схему такого автоматического сигнализатора.

8. В качестве первичного измерителя давления может быть использован сильфон с толкателем. При понижении давления сильфон сжимается, контактная пара замыкается. Начертите схему действующей таким образом автоматической системы контроля.

9. Электрическая цепь сигнализирует о повышении температуры окружающей среды. Какие изменения нужно ввести в эту схему, чтобы включение прибора происходило при минимально допустимой температуре в помещении.

Р ешение.

Чтобы зажигание лампочки сигнализировало о снижении температуры до определенного уровня надо неподвижный контакт поместить по другую сторону биметаллической пластины.

10. Придумайте устройство, которое сможет путем включения лампы отметить небольшое изменение температуры окружающей среды. Определите, при каком уменьшении Δ Т окружающей среды загорится лампочка, если в исходном состоянии объем воздуха в системе равен 2*10^-3м³, его давление 10⁵ Па и температура 20⁰С. Площадь S поперечного сечения V-образной трубки 0,5 мм², в трубке морская ( или подсоленная) вода.