Как учитывается в быту и технике тепловое
расширение твердых тел и жидкостей?

Наиболее используемые устройства - жидкостные  термометры (Рис. 1 слева). В них жидкость залита в колбу, а шкалой является тонкая трубка. Если для измерения низких температур используют спиртовый термометр (до -70°С), то для более высоких - ртутные. Недостатком таких термометров является низкая прочность стеклянных колб.

В быту также используются и механические термометры. (Рис. 1 справа) В их основе лежит биметаллическая спираль на конце которой закреплена стрелка. Здесь использовано свойство, что у различных материалов разные коэффициенты линейного расширения. Изготовленная сразу из двух слоев металлов  при нагревании начинает изгибаться.

Ещё шире биметаллические пластины используются в устройствах для регулировки (поддержания постоянной) температуры.   Это регуляторы температуры, например, в электроутюгах. Изгибаясь биметаллическая пластина соединяет контакты электрической цепи. Такой же эффект использован в автоматах тока в бытовой электросети. (рис. 2 слева). Проходящий по цепи ток нагревает биметаллическую пластину установленную в механизм с пружиной, который отключает подачу электричества в цепь. Включить такой автомат можно только после его охлаждения.

И, конечно, все мы постоянно пользуемся холодильниками и, иногда, электропечами. В них используются сильфонные механизмы. (Рис. 2 -справа). Запаянная длинная трубка с жидкостью соединена с гибкой коробкой (сильфоном), изменение размеров которой и приводит к замыканию электроконтактов.

Особая проблема температурного расширения метала ощущается на железнодорожных путях.  (Рис. 3). Но вместо устройства стыков примерно через 25 м применяют в местах соединений рельсов длиной 1000 и более метров конструктивное решение - температурный компенсатор.

В машиностроении температурное расширение применяется при горячем прессовании. Например, при соединении колесной пары для поездов. Отверстие в ободе колеса делается незначительно, но меньше диаметра оси. Затем обод нагревают до высокой температуры и быстро прессуют в него "холодную" ось. Соединение получается очень надёжным.

Объяснение:

аданий используется учебник: А.В. Перышкин Физика. 7 класс. - М.: Дрофа, 2009.

Скачать:

Microsoft Office document icon urok_56_zolotoe_pravilo_mehaniki.doc 46.5 КБ

Предварительный Урок 56:

Равенство работ при использовании механизмов. «Золотое правило механики»

Внимательно прочитайте § 60 учебника и выполните в тетради следующие задания:

Вставьте пропущенные слова:

Пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны ______________.

Действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в ____________, но при этом во столько же раз проигрываем в _______________.

При использовании рычага выигрыша в ___________________________ не получают. Не дает выигрыша в __________________ и неподвижный блок. Подвижный блок не дает выигрыша в _____________.

Многовековая практика показала, что __________________________________________.

Найдите в учебнике описание эксперимента, показывающего, что рычаг не дает выигрыша в работе. Перепишите его в тетрадь.

Найдите в учебнике описание эксперимента, показывающего, что подвижный блок не дает выигрыша в работе. Перепишите его в тетрадь.

Найдите в учебнике «Золотое правило механики» и перепишите его в тетрадь.

ответьте на во Для чего применяют механизмы, если они не дают выигрыша в работе?

Во сколько раз проигрывают в пути, используя для поднятия грузов подвижный блок?

Внимательно разберите пример решения задачи:

Задача: С рычага подняли груз массой 200 кг. На какую высоту был поднят груз, если сила, действующая на длинное плечо рычага, совершила работу 400 Дж.

Сделаем пояснительный рисунок:

l2

l1

Здесь АВ – рычаг;

О – точка опоры рычага,

А,В – точки приложения сил F1 и F2

F1 – сила тяжести груза;

F2 – сила, которую прикладывают к длинному плечу рычага, чтобы поднять груз.

l1 = OD – короткое плечо рычага (на которое действует сила тяжести груза);

l2 = OC – длинное плечо рычага (на которое действует сила, поднимающая груз);

h1 = DA – высота, на которую нужно поднять груз;

h2 = BC – высота, на которую будет опускаться длинное плечо рычага, чтобы поднять груз.

Замечание: то есть, индексом 1 обозначаем величины, имеющие отношение к короткому плечу рычага, а индексом 2 – к длинному.

F2

F1

O

А

В

С

D

Дано: Си: Решение:

m1 = 200кг 1) Запишем математически «золотое правило» механики: А1 = А2

A2 = 400 Дж 2) По определению, работа – произведение силы, действующей вдоль движения

h = ? тела, на путь, который тело проходит под действием этой силы. Тогда:

А1 = F1·h1

Выразим из этой формулы h1:

3) Чтобы найти F1, воспользуемся формулой для нахождения силы тяжести груза:

F1 = Fтяж = m1g = 200кг·10Н/кг=2000Н

4) Учитывая, что А1 = А2, вычислим h1:

ответ: h1 = 0,2 Н.