הידרוליקה

עמוד:129

ומעמיקים במים , לדגמה , כל עשרה מטרים נוספים של עמק , מגדילים את הלחץ בקילוגרם אחד לסנטימטר רבוע ( לחץ של קילוגרם לסנטימטר רבוע נקרא גם " אטמוספרה") . בעמק של קילומטרים אחדים מתחת לפני הים שורר לכן לחץ עצום של מאות קילוגרמים לסנטימטר רבוע . חק יסודי אחר בהידרוסטטיקה הוא חק פסקל , הקובע כי לחץ הפועל על נוזל בנקדה כלשהי מעבר לכל נפח הנוזל , ופיעל בכל הכוונים . מחק זה נובע חק הכלים השלובים הקובע כי הנוזל בכלים המחברים ביניהם יהיה בכל הכלים באותו גבה . על חק פסקל מבסס גם המכבש ההידרולי . מכבש זה מרכב משני צנורות המחברים זה לזה . האחד בעל קטר גדול והאחר בעל קטר קטן . בצנורות יש נוזל ועליו שתי בכנות . כשמפעילים כח על הבכנה הקטנה , מפעיל הנוזל כח גדול פי כמה על הבכנה הגדולה . היחס בין הכחות הוא כיחס בין שטחי הבכנות . חק הידרוסטטי חשוב אחר הוא חק ארכימדס , הקובע כי על גוף השקוע בנוזל פיעל כח עלוי ( כלפי מעלה ) השוה למשקל הנוזל שהגוף דוחה ( כלומר - למשקל הנוזל שנפחו כנפח הגוף ) . לפי חק זה , גוף יצוף בנוזל אם משקלו הסגלי קטן מהמשקל הסגלי של הנוזל , וישקע - אם משקלו הסגלי גדול מזה של הנוזל . הידרודינמיקה חקי ההידרודינמיקה מסבכים יותר מאלה של ההידרוסטטיקה . הם עוסקים , לדגמה , במהירות הזרימה של נוזלים בתוך צנורות ותעלות , ובכחות שנוזלים מפעילים על גופים שנעים בהם . כאשר הזרימה היא בלי מערבולות , מהירותה נקבעת על ידי חק הנקרא חק ברנולי . אחת המסקנות המענינות של חק ברנולי היא , שכשנוזל זורם בצנור , הלחץ שהוא מפעיל על דפנות הצנור קטן יותר מהלחץ של נוזל נח . ככל שמהירות הזרימה גדולה יותר , הלחץ קטן יותר . כך גם בגוף הנע בנוזל או בגז - ככל שמהירותו גדולה יותר , כן קטן הלחץ שהנוזל או הגז מפעיל על דפנותיו הצדדיות ( לא על הדפן הנמצאת בכוון התנועה ) . על תופעה זו מבססים כמעט כל כלי הטיס המודרניים . כנף המטוס מתכננת כך שבעת הטיסה , האויר זורם על חלקה העליון מהר יותר מאשר על חלקה התחתון . עקב כך , לחץ האויר מעל הכנף קטן מן הלחץ שמתחתיה , ונוצר כח עלוי . ארכימדס טוריצלי , אונג'ליסטה לח עלף לחץ מטוס פסקל , בליז הידרומטר מכשיר למדידת צפיפות או משקל סגלי של נוזלים . ההידרומטר הוא צנור חלול הסתום בשני קצותיו , ובקצהו האחד נמצאת גלת זכוכית המכילה חמר כבד . כשמניחים להידרומטר לצוף בתוך נוזל , הגלה הכבדה שוקעת והצנור כלו צף כשהוא זקוף , וחלקו מבצבץ מן המים . לפי חק ארכימדס , כח העלוי הפועל על גוף הנמצא בתוך נוזל הוא ביחס ישר למשקלו הסגלי של הנוזל . לכן ככל שמשקלו הסגלי של הנוזל גדול יותר , כך גדל חלקו של הצנור המבצבץ מן הנוזל החוצה . לארך הצנור יש קוים ממספרים , הנקראים שנתות . מסתכלים לאיזה קו מגיעים פני הנוזל , ולפי זה יודעים את המשקל הסגלי שלו . משתמשים בהידרומטר גם כדי למדד רכוז של תמסות - חמצות , למשל שמשקלן הסגלי תלוי ברכוז . הידרוליקה פיסיקה צפיפות ומשקל סגלי הידרופוניקה שיטה לגדול צמחים , בעקר ירקות , בלי אדמה . הצמחים נזונים ממים המכילים מחצבים וחמרי מזון אחרים . קימות שיטות אחדות בהידרופוניקה . באחת מהן משתמשים במכל שטוח , ממלאים אותו במים ופורשים עליו רשת של חוטי ברזל ועליה מצע של חול , חצץ או אפר . השרשים חודרים בעד הרשת אל התמסה המכילה תמסות חנקן , זרחן , אשלגן וחמרים נוספים , ונזונים ממנה . בשיטה זו צורת השרשים של הצמח משתנה במקצת , משום שהמים אינם מהוים גורם המתנגד לגדולם כמו האדמה . טיבם של הצמחים תלוי בדרך גדולם של השרשים , וצמחים שגדלו בשיטת ההידרופוניקה שונים מעט מאלה שגדלו באדמה . איכותם טובה יותר . בשיטה אחרת של הידרופוניקה שמים חול , חצץ או אפר בתוך מכל , שותלים את הזרעים ומסננים את החמרים הכימיקליים במרוחי זמן קבועים . תוק הכלים השלובים : המים עולים בכל צינור לאותו גובה , מבלי שצורת הצינור או אורכו ישפיעו על גובהם , כל זאת , בתנאי שהצינור פתוח מלמעלה . ראשיתה של ההידרוליקה המודרנית בעבודתם של לאונרדו דה וינצ'י וממשיכיו , שהציעו נוסחאות על סמך תצפיות וניסויים שערכו . בתמונה - אונג'ליסטה טוריצ'לי , מתמטיקאי ופיסיקאי בן המאה ה - ו ו , עושה ניסוי בברומטר הכספית , שהיא המתכת היחידה הנמצאת בטמפרטורת החדר במצב נוזל . טוריצ'לי הניח את היסודות למדע ההידראוליקה .

קודם  |  הבא