还记得⽼家的压⽔机吗?揭秘⼩时候不懂的原理

作者: 公⼦

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-06-29 11:20:50

本文介绍了⽼式压⽔机的工作原理,并通过实验步骤详细说明了如何自制⼀个⼩型的压⽔机。压⽔机主要利⽤⼤⽓压强和单向阀的原理,通过上下压动⼿柄,使⽔源源不断地被压上来。同时,解释了打⽔时为什么要加“引⽔”,以及不加引⽔也可以压上⽔来的原因。

还记得⽼家的压⽔机吗?揭秘⼩时候不懂的原理

⼤家⼩时候有没有玩过⽼式的⼿摇压⽔机呢?⼩编⼩时候也⼀直觉得⽼式压⽔机⾮常神奇,倒⼀瓢“引⽔”进去,然后开始上下压动⼿柄,如此呼呼⼏下,这瓢⽔就引着躲起来的⽔哗哗流回来了,⽽且⽔好像取之不尽⼀样。⽤完后还要在瓢⾥留下⼀瓢“引⽔”,⽅便下次摇⽔。

我们不妨⾃⼰动⼿,做⼀个⼩型的压⽔机看看!实验器材包括⼤注射针筒、⼩注射针筒两个、⽛签、软管、剪⼑、热熔胶枪(可选)、电烙铁(可选)、所标杯。

实验步骤如下:第⼀步,将⼤注射针筒顶部剪去,在⼀侧开⼀个⼩⼝,将⼩注射针筒⽤热熔胶粘在⼀侧作为出⽔⼝。第⼆步,将⼤针筒的⿊⾊橡胶密封圈取下,⼩⼼地将边缘剪去,只保留⽐针筒略⼤的橡胶圆⽚,之后⽤热熔胶将其粘在取下密封圈的⼩针筒的塑料杆上。

第三步,⽤⼀根⽛签穿过⼩针筒的⿊⾊橡胶圈中央,之后锥形⼀端朝下,塞⼊⼤针筒,如图所示,⽛签穿过⼤针筒的针头部分。第四步,⽤另⼀个⼩注射针筒直接连接到针筒下,因为针筒下端要伸⼊液⾯以下。第五步,取⼀杯⽔,将针筒下端伸⼊液⾯以下,⼩⼼地来回拉动上⽅的塑料杆,压⽔机开始源源不断地压出⽔来啦!

原理解说:⽼式压⽔机的结构⾮常简单,主要利⽤了⼤⽓压强和单向阀的原理。压⽔机的⼯作示意图如上图所示。

压⽔机下⽅通过管道连接着地下⽔,L1,L2是两个单向阀,两个单向阀都只能向上打开,下⽅单向阀L2固定,上⽅单向阀L1⼀般就是⽤⼀块橡胶⽪,可以随活杆⼀起上下运动。向下压⼿柄时,活塞和活杆向上,L1关闭,体积增⼤腔室内的压强减⼩,外界的⼤⽓压强把⽔通过L2压⼊空腔。向上提⼿柄时,L2关闭L1打开,⽔从L1流出。重复这个过程,⽔就源源不断地被压上来了。

另外,⼿柄还利⽤了杠杆原理,动⼒臂⻓⽽阻⼒臂短,可以让压⽔更加省⼒。

那么打⽔的时候为什么要加这个“引⽔”呢?现实中,由于活塞和单向阀密封不是很好,在提⽔时可能会向下漏⽓,先加⼀些“引⽔”,可以让橡胶活塞和管壁贴合得更好,让单向阀上的胶圈不会漏⽓。但实际上不加引⽔也可以压上⽔来,只不过需要的时间和⽤的⼒⽓会更多⼀些。

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