צילנדרים ובוכנות
צילנדר הוא גוף גלילי שבתוכו נעה בוכנה המורכבת מדיסקה עגולה המחוברת למוט עגול. הצילינדר ממיר הספק הידראולי/פניאומטי להספק מכני (בתנועה קוית).
מהי סְפִיקָה (Quantity of Flow או Flow Rate)?
דווקא ההסבר האנגלי ממחיש את שתי הדוגמאות הבאות שיבהירו לנו את מושג הספיקה אותה נסמן באות Q מהמילה (Quantity). ?
דוגמא ראשונה: נפתח את ברז המים ונמדוד כמה זמן לוקח לנו למלא בקבוק של ליטר. הספיקה היא קצב הזרימה (Flow Rate) כלומר כמה נפח של גז או נוזל אנחנו יכולים להזרים ביחידת זמן. דוגמא שנייה, אם נקטין את פתח היציאה של צינור השקייה נראה שהמים יצאו מהצינור יותר מהר ויגיעו רחוק יותר. כלומר הספיקה תלויה במהירות הזרימה של הגז או הנוזל ובשטח החתך של הצינור דרכו זורמים המים. נתרגם תחילה את ההסבר הראשון ממילים לאותיות ויחידות מידה:
הספיקה שכרגע למדנו אודותיה מבטאת את נפח הנוזל ליחידת זמן העובר דרך פתח הצינור. בעזרת הנוסחה שהסברנו אותה תחילה ניתן להוכיח את הנוסחה המתארת את הדוגמא השנייה.
נתרגם גם את ההסבר השני ממילים לאותיות ויחידות מידה:
נסכם: ספיקה מוגדרת כמכפלת מהירות הזרימה בשטח החתך של הצינור דרכו הזרימה מתבצעת או כקצב הזרימה כלומר מהירות הזרימה בזמן מסוים.
המידה הבינלאומיות. היחידה הנפוצה ביותר היא ליטר לשניה (או לדקה או אפילו לשעה). כיצד ממירים ליטר ליחידות של מטר מעוקב [m3]. ההמרה היא מאוד פשוטה: 1000Liter = 1 [m3].
שימו לב: מהירות מסמנים באות v קטנה מהמילה האנגלית Velocity ונפח מסמנים באות V גדולה מהמילה האנגלית Volume.
ואם נחזור לבוכנה שלנו נשאל את אותה שאלה ששאלנו לגבי הכוחות.
האם מוט הבוכנה יצא במהירות שווה כמו שהוא נכנס?
או אולי מוט הבוכנה יצא במהירות גבוהה יותר או אולי נמוכה יותר.
נשאיר לכם למצוא את התשובה הנכונה.
הספק הידראולי/פניאומטי שווה למכפלת לחץ בסְפִיקָה. הספק מכני בתנועה קווית שווה למכפלת הכוח במהירות מוט הבוכנה הנע בתנועה קוית החוצה או פנימה מהצילינדר.
מהו לחץ?
הכוח שמתנגד לדחיפת מוט הבוכנה (המשאבה), הוא תוצאה של לחיצת האויר על שטח החתך של הבוכנה. ככל ששטח החתך של הבוכנה יהיה יותר גדול כך הכוח המתנגד לנו (כאשר אנחנו מנסים לנפח את צמיג האופניים) יהיה יותר גדול.
כלומר ששני גורמים משפיעים על ההתנגדות לניפוח שלנו. האחד, הוא הלחץ שהאויר לוחץ את משטח הבוכנה והשני הוא שטח החתך של הבוכנה. ומהם יחידות הלחץ? התשובה נמצאת במכפלת היחידות אם יודעים מהן היחידות של שטח ומה היחידות של כוח נמצא ש:
אולם אם נעמיק את ניתוח הכוחות והלחצים שמופעלים בתוך בוכנה נגלה ש:
שאלות הבנה:
למה שווים הלחצים בשני חלקי הבוכנה?
איזה כוח עוזר ליד שלנו לדחוף את הבוכנה?
איזה כוח מתנגד?
מי מהכוחות יותר גדול?