De la mecanismele simple, la motorul termic

Proiect realizat de elevii:

Ionescu Ana-Mari

Hagi Ionut

Constantin Alexandra

Argint Andrei

Profesor indrumator Laurentziu Roşu

Scopul lucrarii: -prezentarea pe suport informatic a notiunilor despre mecanisme si motoare, -crearea de animatii originale ilustrand fenomenele fizice implicate-crearea de exercitii interactive noi, originale-prezentarea unui nou model de motor termic Otto, cu randament marit

CONCURSUL STEFAN PROCOPIU, SECTIUNEA FIZICA PE CALCULATOR

CUPRINS

-definitie si legea parghilor-tipuri de parghii-exercitii

-definitie -definitie, proprietati

-tipuri de scripeti si formule -exercitii-exercitii

-definitie si proprietati

1.Parghie

2.Scripetele

3.Planul inclinat

4.Motorul revolutionar care mareste randamentul dubland numarul de cilindri4. Motorul termic

5. Randamentul

6. Combustibili

Inca din cele mai vechi timpuri, oamenii şi-au dorit sã realizeze mecanisme sau motoare care sã facã pentru ei muncile grele, şi sã le îmbunãtãţeascã pentru a deveni mai eficiente, adica sa aiba randament mai mare.

In antichitate s-au inventat scripetii, pârghia, planul inclinat – folosite la construirea piramidelor, Colloseum-ului sau altor mari constructii. In secolul 19, Otto si Diesel au creat primele motoare termice.

Cu pârghii, pe planul inclinat

1.PARGHIADefinitiePargia este un mecanism simplu util pentru amplificarea fortei.

Legea parghilor :Fa*ba=Fr*brRaportul de amplificare care ne arata cat amplifica Fr ba Fa br

ordinul 2

Parghile pot fi: ordinul 1(ex:trambulina, macara) ordinul 2(ex:roaba) ordinul 3(ex:penseta)

ANIMATIE CREATA CU PROGRAMUL PAINT SHOP PROPENTRU A ILUSTRA LEGEA PÂRGHIILOR

Exercitii1.Câte tipuri de pârghii exista?

una doua trei

cincipatru

corect

gresitgresit

gresitgresit

2.Pârghia de genul 1 e caracterizata de:

CORECT

b)Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor.

a)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente

c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active

GRESIT

GRESIT

3. La pârghia de genul 2 :

a)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente

b)Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor.

c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active

GRESIT

CORECT

GRESIT

4. In cazul pârghiei de genul 3 :

a) Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente

c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active

b) Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor.

CORECT

GRESIT

GRESIT

SCRIPETELE

Un scripete este un mecanism simplu format dintr-o roată canelată care servește la schimbarea direcției unei forțe și transmiterea ei prin intermediul unui cablu

Scripetele poate fi : fix, mobil, compus.

Scripetele fix are punctul de sprijin în axa roții, care este fixă. Asupra scripetelui acționează trei forțe: forța activă , forța rezistentă și forța de sprijin . Aceste forțe se compun vectorial, forțele activă și cea rezistentă fiind egale ca mărime, iar forța de sprijin fiind în acest caz egală cu diagonala paralelogramului.

Dacă cele trei forțe sunt paralele, de exemplu la ridicarea unei greutăți, forța activă este egală cu greutatea ridicată, iar forța de sprijin este egală cu dublul greutății ridicate.

Fa = Fr

Scripetele compus este format din 2 sau mai muti scripeti fixi sau mobili.

Animatie originala facuta cu programul Paint Shop Pro ilustrând scripetele compus

Scripetele mobil

Ce fel de scripeti sunt cei din imagine?

CORECT

Primul scripete fix,

al doileacompus

Primul scripete mobil, al

doilea simplu

Primul scripete fix, al doilea mobil

GRESITGRESIT

PLAN INCLINAT Definitie: Planul înclinat

este o suprafață plană care formează un anumit unghi cu orizontala. Este utilizat la ridicarea obiectelor grele la înălțime folosindu-se o forță mai mică decât în cazul ridicării lor pe verticală. Totuși trebuie Totuși trebuie menționat, că lucrul menționat, că lucrul mecanic efectuat mecanic efectuat rămâne neschimbatrămâne neschimbat – – dar ramâne avantajul dar ramâne avantajul ridicarii cu o forta mai ridicarii cu o forta mai mica mica . .

MOTOARE TERMICE

In istoria motorului, au aparul, in ordine:

- motorul cu aburi (motoare termice cu ardere externă )

- motoarele OTTO si diesel (de automobil) motoare termice cu ardere internă

Motorul termic e un sistem fizic care efectuaza lucru mecanic(adicã acţioneaza cu forţe asupra altor corpuri deplasându-le) dacã primeşte cãldurã obtinuta prin arderea unui combustibil.

Motorul termic cu ardere internă (de automobil) are un ciclu în 4 timpi:

1-absorbe combustibil; 2-îl compresează , 3- aprind si ard combustibilul,

producând detenta; 4-evacuează combustibilul

arsBIELA-MANIVELA

ANIMATIE ORIGINALA CREATA CU PROGRAMUL PAINT SHOP PRO

Animatia ilustreaza functionarea motorului Otto cu 4 timpi

Pentru mãrirea randamentului mecanic se folosesc lubrifianţi(ungerea pieselor mobile cu ulei, vaselinã) sau rulmenţi ce micşoreazã forţele de frecare.

Randamentul e subunitar (<1; mai mic decât 100%) findcã forţele de frecare micşoreazã eficienţa mecanismelor.

10

Pentru mãrirea randamentului motorului termic ar trebui reduse pierderile de caldura

MOTORUL TERMIC ŞI RANDAMENTUL

Randamentul unui motor Otto e aproximativ 30%, fiind limitat de o serie de factori, dintre care cei mai importanti sunt pierderile prin racirea motorului, prin evacuarea gazelor arse fierbinti(pierzând caldura lor) si pierderile prin frecari.

Deci automobilul arde 70% din benzina fara a obtine energie utila !

In prezent, omenirea se bazeaza foarte mult pe lemne si petrol, dar acesti combustibili sunt neregenerabili , poluanti, si se vor epuiza.

Ce se v-a face omenirea dupa terminarea acestui combustibil?

Haideti sa vedem un combustibil de viitor, care nu este epuizabil, nici poluant si poate fi si reciclat.

COMBUSTIBILCombustibili sunt substante care prin ardere cedeaza caldura Reactii chimice:C+O2 CO2 ( Reactia de ardere a carbonului)

2H2O 2H2+O2 ( Reactia de obtinerea hidrogenului)

2H2+O2 2H2O (Apa) - Reactia de ardere a hidrogenului)

Ardere

Ardere

Descompunerea

Electrolitica

Hidrogenul combustibilul care poate fi reciclabil

Hidrogenul se obtine din apa prin descompunere electrolitica si prin ardere se transforma din nou in apa.

Asa am putea folosi hidrogenul ca combustibil reciclabil, care il putem folosi la nesfarsit.

EXERCITII 1.Ce combustibil este folosit la motorul Otto?

apa petrol benzinamotorin

a

2.Ce avantaje are combustibilul hidrogen?

Ieftin siProducator de monoxid de carbon

Reciclabil, si nepolant

Eficient si nereciclabil

Usor de produs din

apa Emitator de

dioxid de carbon

gresit

gresit

gresit

corect

UTIL PENTRU ZBORUL

ZEPELINULUI SI SIGUR PENTRU

PASAGERII

gresit

EXERCITIEXERCITI

1. Unitatea de mãsurã a randamentului este:

B) randametru;

D) DECAMETRU

c) nu existã;

A) milimetr

u;

GRESIT GRESIT GRESITCORECT

MOTORUL REVOLUŢIONAR CARE MARESTE RANDAMENTUL, DUBLÂND NUMĂRUL DE CILINDRI

Istoria bătrânului motor în patru timpi ar putea fi pe cale să se schimbe, si asta datorită unei idei simple, dar eficiente, ce duce la marirea randamentului de la 30% la 40%. Noul motor, ar fi mai eficient, dar, din cauza necunoasterii de catre eventualii cumparatori de masini, datorata lipsei de mediatizare a noii idei, nu s-a impus inca pe deplin.Motoarele cu ardere internă utilizate astăzi pe vehicule si utilaje îsi au originea în invenţia lui Nikolaus Otto, din 1876.

Otto a realizat primul motor în patru timpi. Randamentul său a rămas unul scăzut, doar 30% din energia consumata prin arderea benzinei fiind transmisă vehiculului, restul risipindu-se în atmosferă, în special sub formă de căldură.

Randamentul s-ar mai mari daca s-ar realiza un dispozitiv care să înmagazineze energia gazelor arse evacuate fierbinti pe teava de esapament.

Mărirea randamentului cu 10% este posibila printr-o nouă arhitectură a ciclului Otto, realizată în doi cilidri, nu unul (propusa prima data in 2008 de Scuderi-America). Practic, cei patru timpi s-ar desfăsura în cilindri diferiti (Split Cycle). Admisia si compresia s-ar face într-un cilindru, amestecul de ardere fiind transferat apoi la presiune ridicată în cel de-al doilea cilindru în care au loc arderea si evacuarea.

Primul cilindru este mai scurt Primul cilindru este mai scurt si mai lat pentru a compresa si mai lat pentru a compresa mai repede combustibilul, iar mai repede combustibilul, iar al doilea este mai lung si mai al doilea este mai lung si mai subtire pentru a avea o cursa subtire pentru a avea o cursa mai lunga a pistonului si de a mai lunga a pistonului si de a invarti biela-manivela mai invarti biela-manivela mai eficient. eficient.

MAI ÎNVAŢĂ, AI RĂSPUNS GREŞIT !

FELICITĂRI, AI RĂSPUNS CORECT !