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还记得老家的压水机吗?揭秘小时候不懂的原理 | 正经玩

公子 中科院物理所
2024-11-02
大家小时候有没有玩过老式的手摇压水机呢?
小编小时候也一直觉得老式压水机非常神奇,
倒一瓢“引水”进去,然后开始上下压动手柄
如此呼呼几下,
这瓢水就引着躲起来的水哗哗流回来了,
而且水好像取之不尽一样。
用完后还要在瓢里留下一瓢“引水”
方便下次摇水。
我们不妨自己动手,做一个小型的压水机看看!


实验器材


大注射针筒、小注射针筒两个、牙签、软管、剪刀、热熔胶枪(可选)、电烙铁(可选)、所标杯

实验步骤




第一步:
将大注射针筒顶部剪去,在一侧开一个小口,将小注射针筒用热熔胶粘在一侧作为出水口。如果针管太硬,可以用电烙铁辅助切割和打孔。如果没有热熔胶枪,也可以在开孔时仔细地控制开孔大小,插一段软吸管作为出水口。

第二步:

将大针筒的黑色橡胶密封圈取下,小心地将边缘剪去,只保留比针筒略大的橡胶圆片。之后用热熔胶将其粘在取下密封圈的小针筒的塑料杆上(也可以用大头钉固定)。



第三步:
用一根牙签穿过小针筒的黑色橡胶圈中央,之后锥形一端朝下,塞入大针筒,如图所示,牙签穿过大针筒的针头部分。注意下面要多保留一点,防止塞子掉出。


第四步:
用另一个小注射针筒直接连接到针筒下,因为针筒下端要伸入液面以下。也可以将长的软管连接在大针筒下端,用来取水。


第五步:
取一杯水,将针筒下端伸入液面以下,小心地来回拉动上方的塑料杆,压水机开始源源不断地压出水来啦!如果密封不太好,也可以试着先加一些“引水”,方便压水哦~
如果感兴趣,可以再DIY一个简单的杠杆结构来带动拉杆。怎么样,是不是更像真正的压水机了呢?
原理解说




老式压水机的结构非常简单,主要利用了大气压强和单向阀的原理。

压水机的工作示意图如上图所示。压水机下方通过管道连接着地下水,L1,L2是两个单向阀,两个单向阀都只能向上打开,下方单向阀L2固定,上方单向阀L1一般就是用一块橡胶皮,可以随活杆一起上下运动。向下压手柄时,活塞和活杆向上,L1关闭,体积增大腔室内的压强减小,外界的大气压强把水通过L2压入空腔。向上提手柄时,L2关闭L1打开,水从L1流出。重复这个过程,水就源源不断地被压上来了。另外,手柄还利用了杠杆原理,动力臂长而阻力臂短,可以让压水更加省力。

那么打水的时候为什么要加这个“引水”呢?现实中,由于活塞和单向阀密封不是很好,在提水时可能会向下漏气,先加一些“引水”,可以让橡胶活塞和管壁贴合得更好,让单向阀上的胶圈不会漏气。但实际上不加引水也可以压上水来,只不过需要的时间和用的力气会更多一些。
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