Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R1FDxYDvHed0p1

Ćwiczenie 1

Źródło: dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Piston_2.jpg [dostęp 7.04.2022], https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crankshaftrendering.png [dostęp 7.04.2022], https://www.freepik.com/free-vector/realistic-pistons-isolated-white-background-engine-equipment-car-motorbike_3586231.htm [dostęp 7.04.2022], licencja: CC BY-SA 3.0.

R1SG8yCdb1nNP

Ćwiczenie 1

R1LnAVAzXaTle1

Ćwiczenie 2

Źródło: dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DOHC-Zylinderkopf-Schnitt.jpg [dostęp 7.04.2022], licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 3

RMxxZwmMuGbG4

Moment obrotowy pewnego silnika wynosi 315 Nm przy 2400 obrotów na minutę. Jaka jest moc tego silnika? Odpowiedź podaj w kilowatach, z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź: ............ kW

Moc silnika to iloczyn momentu obrotowego silnika i liczby obrotów, zatem (uwzględniając, że obrót/minutę to 2 $π$ /60 s):

P = 315 N m \cdot 2400 \frac{o b r}{m i n} = \frac{756000 \cdot 2 π}{60} \frac{J}{s} = 79128 W = 79, 1 k W = 107 K M

Ćwiczenie 4

Poniższy wykres przedstawia wyniki pomiarów różnych wielkości fizycznych związanych z pracą pewnego silnika samochodowego. Jak to możliwe, że moc wyjściowa nie rośnie liniowo, ale osiąga pewne maksimum, a następnie maleje, skoro liczba obrotów może nadal się zwiększać?

R1QAywuQaA0l0

Na osi poziomej układu współrzędnych odłożono prędkość obrotową silnika w zakresie od zera do 6500 obrotów na minutę. W układzie współrzędnych narysowano 3 wykresy. Wykres czerwony pokazuje zależność mocy silnika od prędkości obrotowej. Wykres zaczyna się w punkcie o współrzędnych 1000 obrotów na minutę oraz 6 kilowatów. Początkowo wznosi się w górę i w prawo, aż osiągnie maksymalną wartość 38 kilowatów dla prędkości obrotowej około 6000 obrotów na minutę. Następnie wykres opada w dół i prawo, osiągając wartość 36 kilowatów dla prędkości obrotowej 6500 obrotów na minutę. Wykres niebieski pokazuje zależność momentu obrotowego silnika od prędkości obrotowej. Wykres zaczyna się w punkcie o współrzędnych 1000 obrotów na minutę oraz 7 niutonometrów. Początkowo wznosi się w górę i w prawo, aż osiągnie maksymalną wartość 78 niutonometrów dla prędkości obrotowej około 4400 obrotów na minutę. Następnie wykres opada w dół i prawo, osiągając wartość 30 niutonometrów dla prędkości obrotowej 6500 obrotów na minutę. Wykres zielony pokazuje zależność zużycia paliwa silnika od prędkości obrotowej. Wykres zaczyna się w punkcie o współrzędnych 1000 obrotów na minutę oraz 260 gramów na kilowatogodzinę. Wolno opada w dół i w prawo, aż osiągnie minimalną wartość 200 gramów na kilowatogodzinę dla prędkości obrotowej około 4600 obrotów na minutę. Następnie wykres wznosi się w górę i w prawo, osiągając wartość 300 gramów na kilowatogodzinę dla prędkości obrotowej 6500 obrotów na minutę. — Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Ćwiczenie 5

Wyprowadź wzór pozwalający określić, w jakim odstępie czasu $Δ t$ nastąpi otwarcie zaworu przez krzywki, jeśli są one obrócone względem siebie o kąt $α_{0}$ , a wałek obraca się z prędkością kątową $ω$ .

Przyjmijmy, że mamy dwie krzywki, jak na rysunku poniżej – jedna w pozycji pionowej, druga obrócona o kąt $α_{0}$ :

RfsiHR6rB9vl6

Na rysunku znajdują się dwie krzywki o kształcie zbliżonym do spłaszczonego jajka, zwężonego i wydłużonego z jednej strony. W szerszej części krzywek znajdują się koliste otwory umieszczone centralnie. Środki otworów leżą na poziomej, przerywanej linii prostej. Lewa krzywka jest ustawiona pionowo tak, że jej wydłużona część skierowana jest do góry. Pionowa linia prosta przechodząca przez środek otworu jest osią symetrii krzywki. Prawa krzywka przechylona jest na prawo. Jej oś symetrii tworzy z linią pionową kąt ostry oznaczony grecką literą alfa. — Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Oznaczając lewą krzywkę jako „1” i prawą jako „2” oraz przyjmując, że kąt $\alpha$ to kąt odchylenia od kierunku pionowego, możemy zapisać równania opisujące położenie dłuższej części krzywki jako:

{\begin{matrix} \begin{matrix} α_{1} (t) = ω t \\ α_{2} (t) = α_{0} + ω t \end{matrix} \end{matrix}

Przyjmijmy, że krzywka dotknie zaworu w momencie, gdy będzie w pozycji $α_{x}$ :

{\begin{matrix} \begin{matrix} α_{x} (t) = ω t_{1} \\ α_{x} (t) = α_{0} + ω t_{2} \end{matrix} \end{matrix}

Zatem:

ω t_{1} = α_{0} + ω t_{2} \to ω (t_{1} - t_{2}) = α_{0} \to Δ t = \frac{α_{0}}{ω}

Ćwiczenie 6

Schemat przedstawia geometryczny opis mechanizmu korbowego silnika. Kolejno od góry pojawiają się oznaczenia: $S$ , $β$ , $l$ , $α$ , $r$ .

R3oAG3bjAR1E3

Na rysunku przedstawiono korbowód, którego górny koniec połączony jest z tłokiem. Zaznaczono poziomymi odcinkami najwyższe i najniższe położenie górnego końca korbowodu. Korbowód przedstawiono w postaci odcinka skierowanego w dół i w prawo. Narysowano okrąg, po którym porusza się dolny koniec korbowodu podczas pracy silnika. Odcinek łączący dolny koniec korbowodu z osią obrotu jest promieniem okręgu i skierowany jest w górę i w prawo. Dolny koniec korbowodu dochodzi do okręgu w prawej, górnej ćwiartce okręgu. Narysowano przerywaną linię pionową łączącą górny koniec korbowodu i środek okręgu. Odległość górnego końca korbowodu od jego najwyższego położenia oznaczono literą wielkie S. Kąt między korbowodem i przerywaną linią pionową oznaczono grecką literą beta. Długość korbowodu oznaczono literą małe L. Kąt między przerywaną linią pionową i promieniem okręgu, dochodzącym do dolnego końca korbowodu, oznaczono grecką literą alfa. Długość promienia oznaczono literą małe r. — Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

RPiaDtvkl2ejz

Przypisz opisy do odpowiednich symboli:

S

Możliwe odpowiedzi: 1. długości korbowodu, 2. promień wału korbowego, 3. kąt o jaki obrócił się wał korbowy, 4. kąt jaki tworzy korbowód z osią ruchu tłoka, 5. odległość, o jaką przemieszcza się tłok

β

l

α

r

Przypisz opisy do odpowiednich symboli:

długości korbowodu, kąt, jaki tworzy korbowód z osią ruchu tłoka, promień wału korbowego, kąt, o jaki obrócił się wał korbowy, odległość, o jaką przemieszcza się tłok

$S$
$β$
$l$
$α$
$r$

RFy6f7BBrmaLf3

Ćwiczenie 7

Jaki jest cel stosowania mechanizmów korbowych?

Zmniejszenie wartości przykładanej siły, która ma wykonać pracę w ruchu obrotowym.
Zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy lub odwrotnie.
Wprowadzenie elementu w ruch posuwisto-zwrotny.
Żadna z wymienionych.

R1Ca92Q9DczTG3

Ćwiczenie 8

Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Symulacja interaktywna

Dla nauczyciela