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这种“活塞式抽水机模型”的原理,与以前农村常用的“压水井”上的“压水机”原理是相同的,结构也基本一样,有过农村生活经历的朋友相信很容易理解。
它利用了大气压的原理,当活塞向上运动的时候,活塞下面的空间体积增大,气压变小,里面的水面受到的压力小于大气压,于是水就在外界大气压的作用下向上运动;当活塞向下运动时,单向阀门关闭,提上来的水不能回流,就被“挤”出来了,重复这一动作,我们就看到水被从井里提了出来。
下面是原理图:
1个圆筒浸在水里,圆筒下端有一个单向阀门。里面有一个可以上下运动的活塞,活塞上也有单向阀门。当通过活塞杆向上提活塞的时候,活塞上的单向阀门在大气压的作用下关闭,下方大气压变低,这时圆筒下方的单向阀门被水顶开,水被提了上来。
活塞运动到圆筒顶端,开始向下运动。这时圆筒底部的阀门在水的压力下关闭,水不能流出去了;而活塞上的阀门被顶开,水被紧到了活塞上面。当活塞再次向上运动的时候,下方的水被提起来的同时,上方的水被活塞推着从出水口流了出来。重复这样的动作,水就会源源不断被抽上来。
这是一个很好的科技小制作题目,不但可以演示大气压的原理,还能够做出一件非常实用的工具,或许在以后的生活里,关键时刻能够帮你解决困难。
用到的材料和工具:
1个圆柱形的塑料瓶,下图中用的是装网球的;1根金属杆,与用圆塑料片做成的活塞;1段吸管做出水口;1把剪刀;1些透明胶带(这里用的是不太透明的黄色的那种);
大圆筒的塑料瓶,就是这个自制活塞式抽水机外面的圆筒。我们先制作圆筒下端的单向阀门。把塑料瓶的盖子取下,钻1个圆孔,然后取一块透明胶带粘在盖子内侧,圆孔的旁边。胶带要留的长一些,然后对折,把有粘性的一面粘在一起。
就是说,盖住圆孔的那块胶带是双层的,外面不带粘性的。这就制成了一个单向阀门,可以在外界压力的作用下随时打开或关闭。
下图是活塞的结构,上面单向阀门的制作方法相同。
活塞要求是正圆形,且边缘与塑料桶正好配合,保证顺畅地上下运动的同时,还要有良好的密封性。用普通塑料片制作活塞有一定的难度,使用塑料拖鞋的泡沫鞋底,或者其它容易加工的泡沫材料,制作难度就大大降低了。
这是泡沫活塞的细节图:
按照原理图把这个活塞式抽水机模型组装起来:
把抽水机底部的小孔放进水里,上下抽动活塞,水就会被抽上来。
但是实际情况是,活塞与圆筒之间的密封性能往往不好,不能造成足够的气压差,从而把水提上来。所以一般先要在活塞上面装一部分水,利用水来加强活塞的密封性能。使用过“压水井”的朋友都知道,长时间不用的压水机,都要先加一些水,才能抽出水来。
反复抽动活塞,水被抽了上来,这个活塞式抽水机模型制作成功了!
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