44. Ìàíîìåòðè

à á

Ìàë.3.100

íàä äåíöåì áëþäå÷êà, ï³äêëàâøè òîíåíüêó òð³ñêó àáî ñ³ðíèê (ìàë.3.99). Ïîÿñí³òü öåé äîñë³ä. (Ùîá íå ðîçëèòè âîäó, ÿêùî åêñïåðèìåíò íå âäàñòüñÿ, ïåðåâåðòàéòå áàíêó íàä ìèñêîþ àáî ðàêîâèíîþ.) 13.Íàëèéòå â ñêëÿíêó (êðàùå ãðàí÷àñòó) âîäó ³ íàêðèéòå âèð³çàíèì ç ïàïåðó êëàïòèêîì, ÿêèé ïîâí³ñòþ çàêðèº ñòàêàí ïî âåðõíüîìó îá³äêó, òðîõè âèñòóïàþ÷è çà íüîãî. Ïðèòðèìóþ÷è êëàïîòü äîëîíåþ, ïåðåâåðí³òü ñêëÿíêó äíîì äîãîðè ³ çàáåð³òü äîëîíþ (ìàë.3.100, à). Âîäà íå âèëèâàòèìåòüñÿ. Ùî óòðèìóº âîäó â ñêëÿíö³? (Äîñë³ä ïðîâîäüòå íàä ðàêîâèíîþ àáî ìèñêîþ.) Ïîä³áíèé äîñë³ä ìîæíà ïðîâåñòè ³ç áàíêîþ òà ïëàñòèêîâèì ñòàêàí÷èêîì (ìàë.3.100, á). Ìîæíà íàâ³òü íå âèäàëÿòè éîãî âì³ñò.

§44. ÌÀÍÎÌÅÒÐÈ

óäðîñòàòè÷íèé òèñê ó ð³äèí³ íà ò³é ÷è ³íø³é ãëèáèí³, çóìîâëåíèé 䳺þ ñèëè òÿæ³ííÿ, ìîæíà äîñèòü ïðîñòî âèçíà÷èòè çà âèñîòîþ ¿¿ ñòîâï÷èêà íàä öèì ð³âíåì ³ ãóñòèíîþ. Ïðîòå ó âîäîãîíàõ, íàôòî- ³ ãàçîïðîâîäàõ ó ïðîöåñ³ âèðîáíèöòâà íåîáõ³äíî ïîñò³éíî êîíòðîëþâàòè òèñê ³ ñòåæèòè çà éîãî çì³íàìè. Ïåâí³ çíà÷åííÿ ïîâèíåí ìàòè òèñê ïîâ³òðÿ ó øèíàõ êîë³ñ àâòîìîá³ë³â ³ ë³òàê³â. Êîìàíäèð ï³äâîäíîãî ÷îâíà, êîëè òîé ðóõàºòüñÿ ï³ä âîäîþ, ìຠñë³äêóâàòè, ùîá òèñê âîäè íà êîðïóñ éîãî êîðàáëÿ íå ïåðåâèùóâàâ äîïóñòèìèé, ³ óòðèìóâàòè ïåâíó ãëèáèíó çàíóðåííÿ.

Äëÿ âèì³ðþâàííÿ òèñêó ð³äèí ³ ãàç³â âèêîðèñòîâóþòü ñïåö³àëüí³ ïðèëàäè— ìàíîìåòðè (â³ä ãðåö. manos— ð³äêèé, ðîçð³äæåíèé, metreo— ì³ðÿþ). Ïðèãàäàéòå, áóäü-ÿêèé âèì³ðþâàëüíèé ïðèëàä ì³ñòèòü ïåðåòâîðþâà÷ âèì³ðþâàíîãî ïàðàìåòðà â ô³çè÷íó âåëè÷èíó, çì³íó ÿêî¿ ìîæíà ëåãêî ïðîñòåæèòè çà äîïîìîãîþ ïðèñòðîþ, ç ÿêîãî çí³ìàþòüñÿ ïîêàçè (ñòîâï÷èê ð³äèíè, ñòð³ëêà ³ øêàëà, öèôðîâèé äèñïëåé òîùî). Îñíîâà âèì³ðþâàëüíî¿ ñèñòåìè ìàíîìåòð³â— ÷óòëèâèé åëåìåíò, ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ÿêîãî çì³íþþòüñÿ ï³ä 䳺þ òèñêó. Çàëåæíî â³ä ïðèíöèïó 䳿 é êîíñòðóêö³¿ ÷óòëèâîãî åëåìåíòà ìàíîìåòðè ïîä³ëÿþòü íà ð³äèíí³, ïîðøíåâ³, äåôîðìàö³éí³ òà ³í.

гäèííèé ìàíîìåòð. ²äåÿ âèêîðèñòàòè ð³äèíó ÿê ÷óòëèâèé åëåìåíò äëÿ âèì³ðþâàííÿ òèñêó íàëåæèòü Å. Òîðð³÷åëë³. Íàéïðîñò³øèì ìàíîìåòðîì º âîäÿíèé ìàíîìåòð, çîáðàæåíèé íà ìàë.3.101, à. Öå äâ³ ñïîëó÷åí³ ïîñóäèíè ó âèãëÿä³ U-ïîä³áíî¿ ñêëÿíî¿ òðóáêè, ïðèêð³ïëåíî¿ äî øêàëè. ßêùî â òðóáêó íàëèòè ï³äôàðáîâàíó âîäó (îòâîðè òðóáêè â³äêðèò³), òî â îáîõ êîë³íàõ òðóáêè ïîâåðõí³ ð³äèíè âñòàíîâëÿòüñÿ íà îäíîìó ð³âí³. Àäæå òèñê, ñòâîðþâàíèé íà îáèäâ³ ïîâåðõí³ ð³äèíè íàâêîëèøí³ì ñåðåäîâèùåì, îäíàêîâèé. Ïðèºäíàºìî îäèí ê³íåöü ñïîëó÷åíî¿ ïîñóäèíè äî äâîãîðëî¿ ïîñóäèíè çà äîïîìîãîþ òðóáêè. ͳÿêèõ çì³í íå â³äáóâàòèìåòüñÿ, îñê³ëüêè òèñê ó ïîñóäèí³ òàêèé ñàìèé, ÿê ³ íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà (ìàë.3.101, á). ßêùî òèñê íà ïîâåðõíþ ð³äèíè â îäíîìó êîë³í³ çá³ëüøèòè, ð³âåíü ð³äèíè â íüîìó çíèæóâàòèìåòüñÿ, à â ³íøîìó êîë³í³ ï³äâèùóâàòèìåòüñÿ.

Ìàë.3.101

Òàê òðèâàòèìå äîòè, ïîêè òèñê ñòîâï÷èêà ð³äèíè, ÿêà ï³äíÿëàñÿ, íå êîìïåíñóº çì³íó òèñêó â ïîñóäèí³ (ìàë.3.101, â).

Ó çîáðàæåíîìó íà ìàëþíêó ìàíîìåòð³ ð³çíèöÿ ð³âí³â âîäè ó ë³âîìó ³ ïðàâîìó êîë³íàõ ñòàíîâèòü 20ñì, ùî â³äïîâ³äຠòèñêó

Òàêîãî òèñêó ìîæíà äîñÿãòè, ÿêùî äìóõíóòè â ãóìîâó òðóáêó, ïðèºäíàíó äî îäíîãî ç êîë³í ìàíîìåòðà. ßêùî çàì³ñòü âîäè â ìàíîìåòð íàëèòè ðòóòü, ãóñòèíà ÿêî¿ , òî ð³çíèöÿ ¿¿ ð³âí³â ó êîë³íàõ ìàíîìåòðà 20 ñì â³ä-

ïîâ³äàòèìå òèñêó

Îñê³ëüêè òèñê ó ð³äèí³ ïðÿìî ïðîïîðö³éíèé âèñîò³ ¿¿ ñòîâï÷èêà, éîãî ³íêîëè âèì³ðþþòü ó ì³ë³ìåòðàõ ³ ñàíòèìåòðàõ âîäÿíîãî àáî ðòóòíîãî ñòîâï÷èêà. Çàïèñóþòü öå â³äïîâ³äíî òàê: 1ìì â. ñò., 1ñì â. ñò. àáî 1ìì ðò. ñò., 1ñì ðò. ñò. Òîáòî

(1ìì ðò. ñò. 133,3Ïà).

Çðîçóì³ëî, ÿêùî â ïîñóäèí³ òèñê ãàçó ìåíøèé, í³æ òèñê íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà, òî ð³âåíü ð³äèíè ó òðóáö³, ç’ºäíàí³é ç ö³ºþ ïîñóäèíîþ, ï³äí³ìàòèìåòüñÿ, ïîêè ñóìàðíèé òèñê ñòîâï÷èêà ð³äèíè ³ òèñê ïîâ³òðÿ â ïîñóäèí³ íå çð³âíÿþòüñÿ ç çîâí³øí³ì òèñêîì, ùî 䳺 íà ïîâåðõíþ ð³äèíè ó â³äêðèòîìó êîë³í³ ìàíîìåòðà (ìàë.3.101, ã).

3 2 êã ì 1000 9,8 0,4ì 3920Ïà 2êÏà. ì ñ p gh=ρ = ⋅ ⋅ = ≈

êã13600

3 ì

3 2 êã ì 13600 9,8 0,2ì 26500Ïà. ì ñ p gh=ρ = ⋅ ⋅ ≈

1 ìì â. ñò. ≈ ⋅ ⋅ ≈ ≈ êã ì 1000 9,8 0,001ì 9,8Ïà 10Ïà 3 2 ì ñ

Âèêîðèñòîâóþ÷è ð³äèííèé ìàíîìåòð, ìîæíà ëåãêî ïåðåêîíàòèñÿ, ùî òèñê ó ð³äèí³ çàëåæèòü â³ä ãëèáèíè ³ óð³çíèõ íàïðÿìêàõ îäíàêîâèé. Äëÿ äîñë³äæåííÿ âèêîðèñòîâóþòü ñïåö³àëüíó êðóãëó êîðîáî÷êó-äàò÷èê òèñêó, ç’ºäíàíó ç âîäÿíèì ìàíîìåòðîì (ìàë.3.102). Çàì³ñòü êðèøêè îäèí á³ê êîðîáî÷êè çàêðèòî ãóìîâîþ ïë³âêîþ.  äí³ êîðîáî÷êè º í³ïåëü. Íà í³ïåëü îäÿãàþòü ãíó÷êó ãóìîâó àáî ïëàñòèêîâó òðóáêó. ²íøèé ê³íåöü òðóáêè ïðèºäíóþòü äî ìàíîìåòðà.

Ìàë.3.102

Íàòèñíóâøè íà ãóìîâó ïë³âêó— ìåìáðàíó, ìîæíà çìåíøèòè îá’ºì ïîâ³òðÿ â êîðîáî÷ö³ ³, â³äïîâ³äíî, çá³ëüøèòè éîãî òèñê ó í³é. Öå çá³ëüøåííÿ òèñêó ÷åðåç ïîâ³òðÿ â òðóáö³ ïåðåäàºòüñÿ ð³äèí³ â ìàíîìåòð³. Çàíóðþþ÷è êîðîáî÷êó çà äîïîìîãîþ äðîòÿíîãî òðèìà÷à íà ð³çíó ãëèáèíó ³ ïîâåðòàþ÷è ¿¿ â ð³çí³ áîêè, ìîæíà âèçíà÷àòè òèñê ó ð³äèí³ íà òîìó ÷è ³íøîìó ð³âí³, à òàêîæ ñïîñòåð³ãàòè çà éîãî çì³íàìè çàëåæíî â³ä ãëèáèíè çàíóðåííÿ.

Äåôîðìàö³éíèé ìàíîìåòð. Çà äîïîìîãîþ ð³äèííèõ ìàíîìåòð³â ìîæíà âèì³ðþâàòè ïîð³âíÿíî íåâåëèê³ òèñêè àáî ð³çíèöþ òèñê³â ó ð³çíèõ ïîñóäèíàõ. Ìåòàëåâ³ äåôîðìàö³éí³ ìàíîìåòðè äàþòü çìîãó ç âèñîêîþ òî÷í³ñòþ âèì³ðþâàòè ÿê âåëèê³, òàê ³ ìàë³ òèñêè. Òàê³ ìàíîìåòðè íàä³éí³ é ïðîñò³ çà êîíñòðóêö³ºþ. Ó íèõ âèì³ðþâàí³ ñèëè òèñêó óð³âíîâàæóþòüñÿ ñèëàìè ïðóæíîñò³, ÿê³ âèíèêàþòü ó ÷óòëèâèõ åëåìåíòàõ ïðèëàä³â. Òàêèìè åëåìåíòàìè ìîæóòü áóòè ìåìáðàíè, òðóá÷àò³ ïðóæèíè, ñèëüôîíè òà ³í. Äåôîðìàö³ÿ öèõ åëåìåíò³â ïðîïîðö³éíà òèñêó, ùî 䳺 íà íèõ. ϳñëÿ ïðèïèíåííÿ 䳿 òèñêó ÷óòëèâèé åëåìåíò ïîâåðòàºòüñÿ ó ïî÷àòêîâèé ñòàí. Ïðóæíèé åëåìåíò çà äîïîìîãîþ âàæåë³â ç’ºäíóþòü ç³ ñòð³ëêîþ-ïîêàæ÷èêîì. Êîðîáî÷êà, çàêðèòà ãóìîâîþ ïë³âêîþ, º ïðèêëàäîì ìåìáðàííîãî ïåðåòâîðþâà÷à òèñêó, ÿêèé âèêîðèñòîâóþòü â ìåìáðàííèõ ìàíîìåòðàõ. Íàéïðîñò³øèé ìåìáðàííèé ìàíîìåòð ïîêàçàíî íà ìàë.3.103.

Ìàë.3.103 Ìàë.3.104

Òîíêà ïðóæíà ïëàñòèíêà— ìåìáðàíà 1 — ãåðìåòè÷íî çàêðèâຠêîðîáêó 2. Äî ìåìáðàíè ïðèºäíàíèé ïîêàæ÷èê— ñòð³ëêà 3, ùî îáåðòàºòüñÿ íà îñ³ Î. ßêùî ïàòðóáîê êîðîáî÷êè 4 ç’ºäíàòè çà äîïîìîãîþ òðóáêè ç ðåçåðâóàðîì ÷è òðóáîïðîâîäîì, ó ÿêèõ íåîáõ³äíî âèì³ðÿòè òèñê, ãàç (ð³äèíà) çàïîâíèòü ¿¿ òà òèñíóòèìå íà ìåìáðàíó. Ìåìáðàíà ïðîãèíàºòüñÿ, ³ ñòð³ëêà ðóõàºòüñÿ ïî øêàë³. Êîæíîìó ïîëîæåííþ ñòð³ëêè â³äïîâ³äຠïåâíèé ïðîãèí ìåìáðàíè, à îòæå, ³ ïåâíà ñèëà òèñêó. Çíàþ÷è ïëîùó ìåìáðàíè, ìîæíà â³ä ñèë òèñêó ïåðåéòè äî ñàìèõ òèñê³â. Òèñê ìîæíà âèì³ðþâàòè é áåçïîñåðåäíüî, ÿêùî çàçäàëåã³äü ïðîãðàäóþâàòè ìàíîìåòð. Äëÿ ãðàäóþâàííÿ ïîòð³áíî ä³ÿòè íà ìàíîìåòð â³äîìèì òèñêîì ³ ñòàâèòè íà øêàë³ â³äì³òêè, â³äïîâ³äí³ ïîëîæåííþ ñòð³ëêè.

Äëÿ âèì³ðþâàííÿ çíà÷íèõ òèñê³â (ñîòí³ ê³ëî- é ìåãàïàñêàë³â) íàé÷àñò³øå âèêîðèñòîâóþòü òðóá÷àñò³ ïðóæèíí³ ìàíîìåòðè. Êîíñòðóêö³þ òàêîãî ìàíîìåòðà íàâåäåíî íà ìàë.3.104. Éîãî ÷óòëèâèì åëåìåíòîì º ïëîñêà (îâàëüíà) ìåòàëåâà òðóáêà 1. Îäèí ¿¿ ê³íåöü çàêð³ïëþþòü ó êîðïóñ³ ïðèëàäó ³ ç’ºäíóþòü ç³ øòóöåðîì 4, çà äîïîìîãîþ ÿêîãî ïðèëàä ìîæíà ïðèºäíàòè äî ºìíîñò³ àáî òðóáîïðîâîäó. Äðóãèé, çàïàÿíèé ê³íåöü òðóáêè ìîæå â³ëüíî ðóõàòèñÿ. ³ëüíèé ê³íåöü çà äîïîìîãîþ ïåðåäàâàëüíîãî ïðèñòðîþ, ùî ñêëàäàºòüñÿ ç òÿãè 5, çóá÷àòîãî ñåêòîðà ³ çóá÷àòîãî êîë³ùàòè 3, ç’ºäíóºòüñÿ ç³ ñòð³ëêîþ 2. ßêùî òèñê óñåðåäèí³ òðóáêè çðîñòàº, òðóáêà ðîçãèíàºòüñÿ ³ ðóõ ¿¿ çàêðèòîãî ê³íöÿ ïåðåäàºòüñÿ ñòð³ëö³. Ñòð³ëêà îáåðòàºòüñÿ ³ ïîêàçóº çíà÷åííÿ òèñêó íà øêàë³.

Ñë³ä ïàì’ÿòàòè, ùî ïðóæí³ åëåìåíòè ìàíîìåòðà (ìåìáðàíà, òðóáêà)— öå ïðèñòðî¿, íåîáõ³äí³ ëèøå äëÿ âèÿâëåííÿ ³ âèì³ðþâàííÿ ñèë òèñêó â ð³äèíàõ ³ ãàçàõ. Ñàì³ ñèëè òèñêó º íàñë³äêîì ïðóæíèõ âëàñòèâîñòåé ð³äèí ³ ãàç³â. Òàê³ ñàì³ ñèëè òèñêó ä³ÿëè á ç áîêó ð³äèíè ÷è ãàçó íà ïîâåðõíþ áóäü-ÿêîãî ³íøîãî ò³ëà, ðîçì³ùåíîãî òàì ñàìî, äå ³ ìåìáðàíà ÷è òðóáêà.

Çâåðí³òü óâàãó! ² ð³äèíí³, ³ ìåòàëåâ³ ìàíîìåòðè ïîêàçóþòü, íà ñê³ëüêè òèñê ð³äèíè àáî ãàçó â ïîñóäèí³, òðóáîïðîâîä³, øèí³ àâòîìîá³ëÿ á³ëüøèé àáî ìåíøèé, í³æ çîâí³øí³é àòìîñôåðíèé òèñê.

Îñê³ëüêè òèñê ó ð³äèí³ çàëåæèòü â³ä ãëèáèíè, òî ìàíîìåòð ìîæíà ïðèñòîñóâàòè äëÿ âèì³ðþâàííÿ ãëèáèíè. Òàê³ ìàíîìåòðè íàçèâàþòü ãëèáèíîì³ðè. ¯õ âèêîðèñòîâóþòü âîäîëàçè é àêâàëàíã³ñòè äëÿ âèçíà÷åííÿ ãëèáèíè çàíóðåííÿ â³äíîñíî ïîâåðõí³ ìîðÿ (ìàë.3.105). Áåç ãëèáèíîì³ð³â íåìîæëèâå áåçïå÷íå ïëàâàííÿ ³ ìàíåâðóâàííÿ ï³äâîäíèõ ÷îâí³â, àäæå äëÿ êîæíîãî ï³äâîäíîãî ÷îâíà âèçíà÷åíà äîïóñòèìà ãëèáèíà çàíóðåííÿ.

Ìàë.3.105

ÇÀÏÈÒÀÍÍß ÒÀ ÇÀÂÄÀÍÍß

1. ßê íàçèâàþòü ïðèëàäè äëÿ âèì³ðþâàííÿ òèñêó â ð³äèíàõ ³ ãàçàõ? 2. Ïîÿñí³òü, ÿê 䳺 â³äêðèòèé ð³äèííèé ìàíîìåòð? 4. ßêà áóäîâà ³ ïðèíöèï 䳿 ìåòàëåâîãî ìàíîìåòðà? 5. Ìàíîìåòð, ç’ºäíàíèé ³ç ïàòðóáêîì øèíè àâòîìîá³ëÿ, ïîêàçàâ òèñê 150 000 Ïà. ×è ìîæíà ñòâåðäæóâàòè, ùî òèñê ïîâ³òðÿ ó øèí³ ñòàíîâèòü 150 000 Ïà? Ïîÿñíèòè â³äïîâ³äü. 6. Íà ìàë.3.106 çîáðàæåíî ìàíîìåòð, ó ÿêîãî íèæíÿ ìåæà âèì³ðþâàííÿ òèñêó ñòàíîâèòü –100 êÏà. Àëå òèñê íå ìîæå áóòè â³ä’ºìíèì. Ïðî ùî òîä³ ñâ³ä÷àòü òàê³ ïîêàçè ìàíîìåòðà? ßêèé íàñïðàâä³ òèñê ãàçó, ÿêùî ìàíîìåòð ïîêàæå –50 êÏà?