TÓM TẮT DỰ ÁN

1. Mục đích

Cơ sở lý thuyết vật lý: Chất lỏng truyền theo nguyên lý Paxcan: Áp suất tác động lên chất lượng đựng trong bình kín được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo hướng.

Cơ sở thực tiễn: Trong thực tế em thấy một số ứng dụng của thủy lực: dùng nâng hàng lên sàn xe ô tô tải , dùng kích ô tô để sửa chữa dưới gầm xe và trong một số ứng dụng khác.

2. Trình tự thực hiện

Khi được học bài vật lý 8 về máy thủy lực, em được quan sát mô hình bằng tranh vẽ, máy nén thủy lực hoạt động dựa trên nguyên lý Paxcan.

Sau khi được học  về máy nén thủy lực  và từ những quan sát thực tế, nhóm chúng em nảy sinh ý tưởng làm mô hình máy thủy lực dự thi sáng tạo KHKT.

Máy nén thủy lự là một máy ….. và khuếch đại lực, làm tăng sức mạnh của con người trong lao động sản xuất nên có ý nghĩa lớn trong kỹ thuật.

Máy nén thủy lực là một máy khuếch đại lực, làm tăng sức mạnh của con người trong lao động sản xuất nên có ý nghĩa lớn trong sản xuất và kỹ thuật.

- Tiến trình:

+ Phác thảo cấu tạo của mô hình trên giấy.

+ Tìm vật liệu thông dụng trong thực tế, phù hợp về kĩ thuật, ưu tiên tận dụng những vật liệu từ phế liệu.

+ Gia công, lắp ráp các bộ phận của mô hình.

+ Thu thập số liệu: Đo các thông số của mô hình: đường kính các pit tông, từ đó tính toán tỉ số tiết diện 2 pít tông. Đo áp suất khí nén, đo áp lực nhận được ở pít tông lớn.

3. Hoạt động của máy nén thủy lực theo nguyên lý Paxcan.

Nguyên tắc: Pít-tông lớn có diện tích lớn gấp bao nhiêu lần diện tích pit-tông nhỏ thì lực tác dụng lên pít-tông lớn gấp bấy nhiêu lần lực tác dụng lên pít-tông nhỏ.

 trong đó: F là lực tác dụng lên pit-tông lớn, f là lực tác dụng lên pit-tông nhỏ, S là diện tích pit-tông lớn, s là diện tích pit-tông nhỏ.

- Mục tiêu kỹ thuật:

Pit-tông nhỏ: có đường kính trong của xi lanh Φ₁ = 1,9cm = 1,9 . 10^-2mà diện tích pit-tông nhỏ là s =

Pit-tông lớn: có đường kính trong của xi lanh Φ₂ = 8,6cm = 8,6. 10^-2mà diện tích pit-tông lớn là S =

Suy ra:

Vậy áp lực tác dụng lên pit-tông lớn sẽ gấp 20 lần lực tác dụng lên pit-tông nhỏ.

Kết quả mong đợi : F = 20.f

MỤC LỤC

TÓM TẮT DỰ ÁN.. 1

MỤC LỤC.. 3

I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Error! Bookmark not defined.

II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.. Error! Bookmark not defined.

III. DANH MỤC VẬT TƯ VÀ THIẾT BỊ: 5

IV. Ý TƯỞNG SÁNG TẠO.. 6

V. KẾT QUẢ: 6

1. Kết quả: 6

2. Phân tích dữ liệu: 7

3. Hình ảnh minh họa: 8

VI. KẾT LUẬN: 10

VII. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DỰ ÁN.. 10

LỜI CẢM ƠN.. 11

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 11

I. Lí do chọn đề tài:

Khi học chương Cơ học của môn Vật lí lớp 8, chúng em được tiếp cận với nhiều hiện tượng vật lí quen thuộc, gần gũi với đời sống hằng ngày như các hiện tượng về chuyển động, lực cơ học, áp suất và áp suất chất lỏng. Trong đó kiến thức về áp suất chất lỏng có rất nhiều ứng dụng như: chế tạo áo lặn chịu được áp suất lớn dùng cho thợ lặn chuyên nghiệp, bình thông nhau, máy nén thuỷ lực... Đặc biệt tranh vẽ cấu tạo và hoạt động của  máy nén thuỷ lực qua lời giảng của thầy cô đã rất lôi cuốn chúng em; kết hợp với việc quan sát  thực tế, em thấy một số ứng dụng của máy thủy lực: dùng nâng hàng lên sàn xe ô tô tải, dùng kích ô tô để sửa chữa dưới gầm xe và trong một số ứng dụng khác (phanh dầu trong xe máy, phanh chân của lái xe ô-tô); từ đó nhóm chúng em nảy sinh ý tưởng làm mô hình máy nén thủy lực để trải nghiệm kiến thức Vật lí và tham gia dự thi sáng tạo KHKT dành cho học sinh THCS năm học 2016-2017.

II. Mục đích nghiên cứu

1. Phát biểu giả thuyết khoa học:

Máy nén thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý Paxcan “Áp suất tác dụng lên chất lỏng (hay khí) đựng trong bình kín được chất lỏng (hay khí) truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng”.

Khi tác dụng một lực f lên pit-tông nhỏ, lực f sẽ gây ra áp suất p (p = f/s). Áp suất  này được dầu trong máy truyền đi nguyên vẹn, theo mọi hướng đến pit-tông lớn. Ở pit-tông lớn, áp suất p sẽ gây ra một áp lực F = p. S.

 Ta có:  trong đó: F là lực tác dụng lên pit-tông lớn, f là lực tác dụng lên pit-tông nhỏ, S là diện tích pit-tông lớn, s là diện tích pit-tông nhỏ.

Vậy: Pít-tông lớn có diện tích lớn gấp bao nhiêu lần diện tích pit-tông nhỏ thì lực tác dụng lên pít-tông lớn lớn gấp bấy nhiêu lần lực tác dụng lên pít-tông nhỏ.

2. Câu hỏi nghiên cứu:

          - Có thể chế tạo được một máy nén thuỷ lực hoạt động dựa trên giả thuyết khoa học như trên không?

          - Mô hình máy nén thuỷ lực gồm những bộ phận nào?

          - Cần những vật liệu nào để hoàn thiện mô hình?

          - Cách thu thập số liệu, lắp ráp các bộ phận, tính toán, kiểm nghiệm giả thuyết khoa học trên?

3. Mục tiêu kĩ thuật:

3.1. Cấu tạo: mô hình được chúng em chế tạo gồm có 4 bộ phận chính:

3.1.1. Xi lanh nhỏ - pit tông nhỏ:

- Xi lanh nhỏ: được làm từ ống nước PVC đường kính ngoài 21 mm, có đường kính trong  Φ₁ = 19 mm.

- Khối khí nén tạo ra từ bộ phận góp khí đóng vai trò là pit tông nhỏ.

3.1.2. Xi lanh lớn - pit tông lớn:

- Xi lanh lớn: được làm từ ống nước PVC đường kính ngoài 90 mm, có đường kính trong  Φ₂ = 86 mm.

- Pit tông lớn: làm bằng ống nhựa PVC có đường kính ngoài 76 mm kết hợp cùng với ống nối dài có đường kính trong 76 mm. (Lý do sử dụng ống nối dài 76 do đường kính ngoài của ống nối dài 76 bằng đường kính trong ống 90 C2). Trên thành ống nối dài có sẻ rãnh để lắp roong. Roong được tận dụng từ roong nước của ô tô.

3.1.3. Bộ phận dẫn dầu thủy lực.

- Các ống dẫn: bằng ống nhựa PVC.

- Hộp chứa dầu.

- Các van nối được làm từ các van xe đạp hoặc van săm xe hỏng của xe máy, xe đạp.

- Bộ phận hồi dầu thuỷ lực: là một bơm điện dùng nguồn 1 chiều 12V được cung cấp bởi 1 ac-quy 12V-5A (lấy từ ac-quy xe máy). Bộ phận này có tác dụng đưa pit tông lớn trở về trạng thái cân bằng ban đầu sau khi làm việc.

3.1.4. Bộ góp khí.

- Được làm bằng ống nhựa có đường kính ngoài 90mm. Trên bề mặt được gắn một đồng hồ đo áp suất khí.

- Van một chiều: Dùng để cấp khí vào khi muốn nâng vật lên và xả khí ra khi muốn hồi dầu.

3.2. Hoạt động của mô hình máy nén thủy lực.

- Dùng bơm khí đẩy khí qua van một chiều vào trong bộ góp khí. Áp suất khí tạo một lực nén nên mặt dầu xilanh nhỏ. Theo nguyên lý paxcan thì áp suất truyền nguyên vẹn theo mọi hướng.

- Theo tính toán thì tỉ số S/s = 20 nên F/f = 20

Vậy áp lực tác dụng lên pit-tông lớn sẽ gấp 20 lần lực tác dụng lên pit-tông nhỏ.

          3.3. Một số khó khăn khi làm mô hình:

          Trong quá trình làm mô hình chúng em gặp phải một số khó khăn sau:

          - Giữa pit tông và xi lanh lớn cần có độ kín khít cao, ma sát  nhỏ; trong khi đó ma sát giữa ống nhựa và vật liệu làm roong lớn.

          - Việc tạo khe roong cũng khó đòi hỏi khe phải khít với roong và không quá sâu.

          - Việc tìm đồng hồ đo áp suất có giới hạn đo nhỏ để dễ quan sát thực nghiệm còn khó tìm trên thực tế.

III. Danh mục vật tư và thiết bị

Để sáng tạo ra mô hình máy nén thủy lực, cần các vật tư, thiết bị như sau:

- Mô hình, bản vẽ.

          - Đồng hồ đo áp suất: 01 cái

          - Ống nhựa PVC Φ21; Φ75; (mỗi loại khoảng 80cm) Φ90; Φ110 (khoảng 40cm)

- Dầu thủy lực: 03 lít

- Bơm hơi: 01 cái

- Dây ống tio khoảng 1m

- Đai ống: 05 cái

- Bàn khung sắt: 01 cái

- Bánh xe: 04 cái

IV. Ý tưởng sáng tạo

Chúng ta đã biết, đất nước ta đang chuyển mình bước vào thời kì công nghiệp hoá hiện đại hoá, trong đó sự ứng dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất và đời sống là vô cùng cần thiết. Trong quá trình lao động sản xuất con người thường đứng trước những thách thức:  Làm sao tăng sức mạnh của bản thân người lao động để có thể một mình giải quyết được dễ dàng những công việc nặng nhọc?

Môn Vật lí là một trong các môn học mà chúng em rất yêu thích vì các kiến thức vật lí được hình thành từ các hiện tượng thực tế và kiến thức của nó lại được con người sử dụng để chế tạo các máy ứng dụng  cho đời sống, khoa học kĩ thuật phục vụ lợi ích của con người. Qua lời kể của cô giáo và đọc truyện kể về các nhà bác học Vật lí, chúng em rất khâm phục và ngưỡng mộ tài năng và ý chí của các nhà bác học, trong đó có nhà bác học người Pháp Paxcan.

Khi học chương Cơ học của môn Vật lí lớp 8, chúng em được tiếp cận với nhiều hiện tượng vật lí quen thuộc, gần gũi với đời sống hằng ngày như các hiện tượng về chuyển động, lực cơ học, áp suất và áp suất chất lỏng. Trong đó kiến thức về áp suất chất lỏng có rất nhiều ứng dụng như: chế tạo áo lặn chịu được áp suất lớn dùng cho thợ lặn chuyên nghiệp, bình thông nhau, máy nén thuỷ lực... Đặc biệt tranh vẽ cấu tạo và hoạt động của  máy nén thuỷ lực qua lời giảng của thầy cô đã rất lôi cuốn chúng em; kết hợp với việc quan sát  thực tế, em thấy một số ứng dụng của máy thủy lực: dùng nâng hàng lên sàn xe ô tô tải, dùng kích ô tô để sửa chữa dưới gầm xe và trong một số ứng dụng khác (phanh dầu trong xe máy, phanh chân của lái xe ô-tô); máy nén thủy lực là một máy khuếch đại lực, làm tăng sức mạnh của con người trong lao động sản xuất nên có ý nghĩa lớn trong sản xuất và kỹ thuật.

Từ những lí do trên,  nhóm chúng em nảy sinh ý tưởng làm mô hình MÁY NÉN THUỶ LỰC để trải nghiệm kiến thức Vật lí và tham gia dự thi sáng tạo KHKT dành cho học sinh THCS năm học 2016-2017.

V. Kết quả

1. Kết quả mong đợi

Theo tính toán thì tỉ số S/s = 20 nên F/f = 20

Vậy áp lực tác dụng lên pit-tông lớn sẽ gấp 20 lần lực tác dụng lên pit-tông nhỏ.

Kết quả mong đợi : F = 20.f

* Lợi ích của đề tài:

- Trong học tập:

+ Vận dụng được kiến thức về Vật lí, Công nghệ (định luật Paxcan, áp suất, lắp ráp các chi tiết máy).

+ Vận dụng được kiến thức Hoá học (vật liệu nào không hoà tan trong dầu)

- Trong cuộc sống:

Sử dụng mô hình "Máy nén thuỷ lực" làm đồ dùng dạy học cho bộ môn Vật lí lớp 8.

Nâng, vận chuyển một số vật nặng trong hoạt động của nhà trường.

2. Phân tích dữ liệu

-  Đo đường kính 2 xi-lanh nhỏ và lớn:  Φ1 = 1,9cm; Φ2 = 8,6cm.

- Đo áp suất p tác dụng lên pit-tông nhỏ thông qua đồng hồ áp suất.

- Đo lực nâng vật do pit-tông lớn tạo ra.

* Phân tích:

Biết đường kính xi-lanh nhỏ là Φ1 → tính s =

Biết đường kính xi-lanh lớn là Φ2 → tính S =      

Biết áp suất p nén trên mặt chất lỏng → tính áp lực tác dụng lên pít tông nhỏ f = p.s và áp lực tác dụng lên pít tông lớn F = p.S

Kiểm nghiệm lại công thức về nguyên tắc của máy nén thủy lực:

(áp suất p do khí nén tác dung lên pit tông nhỏ sẽ được dầu trong máy truyền đi nguyên vẹn đến pít tông lớn)

Biết đường kính xi-lanh nhỏ là Φ1 → tính s =

Biết áp suất p nén trên mặt chất lỏng → tính áp lực tác động lên pít tông nhỏ f = p.s

          Và áp lực tác dụng lên pít tông lớn F = p.S

(áp suất p do khí nén tác động lên pit tông nhỏ sẽ được dầu trong máy truyền đi nguyên vẹn đến pít tông lớn)

+ Diện tích pit tông nhỏ: s = 2,8mm² = 2,8.10^-6 m²

+ Diện tích pit tông lớn S =  58mm² = 58.10^-6m²

=> Tỉ số diện tích 2 pit tông là:  . Vậy với mô hình Máy nén thuỷ lực này thì F = 20.f

- Bảng số liệu thử nghiệm:

          Tác dụng áp suất khí vào pit tông nhỏ p = 1bar, mô hình máy nén thuỷ lực này có thể nâng được vật có khối lượng 10 kg (trọng lượng vật 100N)

3. Hình ảnh minh họa

          Dưới đây là những hình ảnh của Nhật Long, Việt Anh cùng sự giúp đỡ của thầy Bùi Văn Hiệp để cùng nhau cho ra đời sản phẩm MÔ HÌNH MÁY NÉN THUỶ LỰC

VI. Kết luận

Bằng việc tận dụng các thiết bị còn dùng được trong các sản phẩm đồ dùng, trong các thiết bị cũ,… (nhìn chung là giá cả thấp), đã tạo ra một sản phẩm được dùng để giới thiệu đến các bạn học sinh trong lớp, trường, giúp cho mọi người có những hiểu biết cụ thể, rõ ràng và đầy đủ về máy nén thủy lực và công dụng cơ bản của máy trong lao động, sản xuất.

          VII. Hướng phát triển của dự án

Trong thời gian tới em sẽ tiếp tục nghiên cứu nâng cấp hoàn thiện mô hình Máy nén thủy lực để có thể đáp ứng với các mục tiêu ứng dụng trong thực tế. Chắc chắn sản phẩm còn nhiều hạn chế mong được sự góp ý và chỉ bảo làm cho sản phẩm ngày càng hoàn thiện.       

LỜI CẢM ƠN:

Qua một thời gian học tập, nghiên cứu và tham khảo tài liệu chúng em đã chế tạo thành công mô hình để tham dự cuộc thi này. Có mặt dự thi hôm nay, chúng em xin chân thành cảm ơn Ban tổ chức cuộc thi sáng tạo KHKT dành cho học sinh trung học; cảm ơn sự động viên khích lệ của các thầy cô Phòng giáo dục Đào tạo Thanh Hà; các thầy cô trường THCS Thị trấn Thanh Hà đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em.

Do thời gian có hạn và kiến thức của chúng em còn hạn chê nên sản phẩm này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của Ban Giám khảo, của các thầy cô và các bạn.

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Sách giáo khoa Vật lí 8

- Sách giáo viên Vật lí 8.

     - Các trang wep: www.dauthuyluc.com/dau-may-nen-khi-b415785.html ;

esejsc.com/may-nen-khi-dm2190.html ;

www.thuyluc-khinen.vn/ ;

maythuyluc.net/May-ep-thuy-luc ;

cokhiat.com/b648/p6/n125816/may-nen-tay-bien-thuy-luc.html