液压传动和含羞草
过去在机器中一直是利用连杆、杠杆等来进行传动的。自行车、汽车的制动器(刹车)、机器的阀门等都可以利用它们来传动。现在有许多汽车和机器应用液压传动。利用液压机的原理来传动,不但使传动机构简单、可靠,而且还可以用一个小的控制力来产生比较大的力。
根据前面介绍的帕斯卡定律,加在密闭液体上的压强能够被液体大小不变地向各个方向传递。例如图6-4就是汽车液压传动刹车示意图。用脚往下踩刹车踏板A时,通过杠杆在油缸C里的活塞上产生一个推力。这个推力使活塞以P1=F1/S1;(F1是推力,S1是活塞的面积)的压强压在油上。由于油缸及油管是密闭的,所以传到油缸C′的压强不变,这样就有压力F2=P1S2(S2是C′里一个活塞的面积)使刹车蹄B、B′张开(因为它们下端各有一个固定点,C′中的活塞受力后向左、右移动,B和B′就张开),把摩擦片D紧压在刹车鼓E上,使车轮停止转动。根据帕斯卡定律,F2=P1S2=(F1/S1)S2=(S2/S1)F1当S2是S1的2倍时,F2就是F1的2倍。这样我们可以适当选择S2的面积,使C′中的活塞上产生较大的制动力。
在自然界里,许多植物能动弹,能捉虫,也是利用液压传动的呢!
最常见的会动弹的植物是含羞草,当你一触动它的叶子,它就会“羞答答”地将叶子下垂,合拢起来。含羞草身上没有长肌肉,它是怎么动弹的呢?原来,在它的叶柄和小叶基部有较膨大的叶枕,中间有充满水分的薄壁细胞,它就像液压机里的油缸。叶枕里细胞间的空隙较大,一刺激叶子,在0.03秒钟内,叶枕上半部薄壁细胞里的水分即被排到细胞间隙去,细胞的膨压立即下降,两片小叶就闭合。所受的刺激能以每秒10厘米的速度沿着叶脉传到别处,从而使整个叶片下垂。过一些时间,叶枕细胞逐渐充满水分,叶又恢复原状。如果触动的力量较大,不仅是小叶闭合,总叶基部的叶枕也受影响;整片叶子垂了下去。
不但许多植物靠液压动作,就是那机动灵活的蜘蛛腿,也是名符其实的液压腿呢。蜘蛛的腿里没有肌肉,而是有一种液体,小巧的蜘蛛能灵活地使这种液体的压强发生变化,使它的八只“液压腿”进退自如。飞虫一落至网上,蜘蛛马上感受到,便飞快伸出“液压腿”跑到飞虫面前,用丝将那“自投罗网”的飞虫捆缚住……
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