A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. 1. ábra Legyen a kezdeti nyugalmi állapotban a külső nyomás , a gumicsőben pedig . Ha a belső nyomást csökkentjük valamilyen módon (nem lényeges, hogy kiszívással-e vagy hűtés útján, hiszen az előbbiből eredő súlycsökkenéstől úgyis el kell tekintenünk a külső levegő felhajtóerejének elhanyagolása miatt), a cső egy kicsit összébb nyomódik, amíg a gumicső összenyomódásából eredő rugalmas erő a nyomáscsökkenést ellensúlyozza: a cső egy elemi darabjára ható rugalmas erők eredője kifelé mutat (lásd a 2. ábrát). Itt feltesszük, hogy a nyomáscsökkentéskor az összenyomódásból származó nyomás‐növekedést bevártuk, és az erőegyensúly rögtön létrejön. A gumicső hajlékonysága azt jelenti, hogy a hossztengelye mentén hajlítva, akadályozó erő nem lép fel (illetve elhanyagolható), de az összenyomódás mértéke elég kicsi ‐ feltéve, hogy a belső nyomáscsökkenés nem nagyon nagy. A gyakorlatban általában nem lenne célszerű ,,könnyen'' összenyomódó csöveket használni. (Hasonló tulajdonságú csöveket alkalmaznak gázvasalókhoz, víz továbbítására.) Ez a kis összenyomódás a végek rögzített keresztmetszete miatt csekély hosszcsökkenést eredményez, ez azonban ‐ mivel eredetileg a cső két vége azonos magasságban volt az ábra szerint ‐ a súlyeloszlásban nem okoz változást, csupán a cső középső része egy kicsit magasabbra kerül.
2. ábra Mi történik a gumicső összenyomódásán kivül? A belső nyomás a gumicső összenyomódása után is kisebb marad , mint eredetileg volt. Megmutatjuk, hogy közvetlenül a nyomáscsökkentés után a hengerre működő függőleges erők eredője 0 marad. A hengerre a következő függőleges irányú erők hatnak: a henger súlya: , a rugó húzóereje: , a rugó felőli lapon a légköri nyomástól származó erő: , a gumicsőben a levegő nyomóereje: a gumicső felerősítésénél ható erő: , ahol a gumicső súlyának a henger felé eső része (képzeljük a gumicsövet a legmélyebben fekvő pontjánál szétvágva), pedig a henger alatti gumicsőszakaszra ható erők eredőjének függőleges komponense: . Ezért a hengerre ható erők eredője
mivel az eredmény független -től, és a nyomáscsökkentés előtt a rendszer egyensúlyi állapotban volt. Tehát a nyomáscsökkentés után a hengerre függőleges irányú erő nem hat, azonban a gumicső ‐ hasonlóan a fémmanométer működéséhez ‐ egy bizonyos mértékben befelé hajlik, ez a rugót is valamivel jobban megnyújtja. |
|