Hydrauliksysteme verwenden unter Druck stehende Flüssigkeit, um Kräfte zu übertragen und zu verstärken. Ein einfaches Modell eines hydraulischen Aktuators kann mit leicht verfügbaren Materialien konstruiert und verwendet werden, um die Prinzipien solcher Systeme zu demonstrieren. Vielleicht haben Sie hydraulische Aktuatoren an Baumaschinen oder anderen schweren Maschinen in der Form gesehen von großen "Bolzen" – Zylinder, die sich ausdehnen und zusammenziehen, um die Schaufeln oder Klingen des Maschine. Dieses Modell kann zusammen mit einem Poster oder Papier zur Unterstützung einer Wissenschaftsmesse oder eines Klassenprojekts verwendet werden zu erklären, wie es funktioniert, oder einfach als unterhaltsame Aktivität, um das Verständnis für ein gemeinsames Technologie.
1. Bereiten Sie Ihre Materialien vor
Holen Sie sich eine 20-ml-Spritze, eine 100-ml-Spritze, einen Gummischlauch und Pflanzenöl. Die Spritzen sind in den meisten Apotheken erhältlich, während der Gummischlauch in Aquariengeschäften erhältlich ist. Entfernen Sie die Nadeln aus den Spritzen. Die Nadeln werden für den Bau des Modells nicht benötigt.
2. Füllen Sie die Spritzen
Füllen Sie die Spritzen halb voll mit Pflanzenöl. Tun Sie dies, indem Sie die Spitze der Spritze in eine Schüssel mit Pflanzenöl tauchen und den Kolben langsam ziehen, bis der Spritzenzylinder ungefähr halb voll ist. Stellen Sie sicher, dass sich im Spritzenzylinder keine Blasen befinden, da dies die Funktion des Modells beeinträchtigen kann. Wenn sich beim Befüllen der Spritzen Blasen bilden, drücken Sie das Öl aus der Spritze und wiederholen Sie den Füllvorgang.
Wischen Sie überschüssiges Öl mit einem Papiertuch ab und drücken Sie die Kolben gerade so weit nach unten, dass sich keine Luft in der Spritzendüse befindet.
3. Befestigen Sie den Schlauch
Stecken Sie die Düse der größeren Spritze in ein Ende des Gummischlauchs. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, das Schlauchende über die Spritzendüsen zu bringen, tauchen Sie die Schlauchenden einige Minuten in heißes Wasser. Dadurch wird der Gummischlauch gedehnt und auch weicher und formbarer.
Drücken Sie den Kolben der großen Spritze nach unten, bis das Öl fast das Ende des Schlauchs erreicht, und lassen Sie nur etwa einen Zentimeter Schlauch leer, damit Sie etwas zum Festhalten haben. Drücken Sie nicht auf die Kolben, wenn Sie die Düsen der Spritzen in den Schlauch einführen, da sonst Öl aus den Spritzen herausgedrückt werden kann, was eine ziemliche Unordnung verursacht.
Befestigen Sie nun das freie Ende des Schlauches auf die gleiche Weise an der Düse der kleineren Spritze.
4. Testen Sie Ihr einfaches Hydrauliksystem
Bedienen Sie das fertige Modell durch Herunterdrücken des einen oder anderen Kolbens. Der andere Kolben wird angehoben. Wenn Sie den Kolben der kleineren Spritze nach unten drücken, hebt sich der Kolben der größeren Spritze um ein kleineres Stück, aber mit größerer Kraft. Da sein Zylinder einen größeren Durchmesser und damit ein größeres Volumen hat, bewegt das (inkompressible) Fluid seinen Kolben über eine kleinere Strecke. Da es sich jedoch über eine kleinere Strecke bewegt, erzeugt es eine größere Kraft. Dies ist ein "mechanischer Vorteil", ähnlich wie das Ziehen des Seils einer Rolle mit geringer Kraft über eine große Strecke ein großes Gewicht über eine kleine Strecke heben kann.
Dinge, die du brauchen wirst
- 20 ml Spritze
- 100 ml Spritze
- Gummi- oder Kunststoffschlauch (10-15 cm)
- Pflanzenöl
Warnungen
Achten Sie darauf, sich nicht mit den weggeworfenen Nadeln zu stechen; sie sind extrem scharf.