CONCURSUL STEFAN PROCOPIU, SECTIUNEA FIZICA PE CALCULATOR


           De la mecanismele simple,
           la motorul termic
          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
                Proiect realizat de elevii:
                Ionescu Ana-Mari
                Hagi Ionut
                Constantin Alexandra
                Argint Andrei
                Profesor indrumator Laurentziu Roşu
CUPRINS
1.Parghie                       5. Randamentul
-definitie si legea parghilor
-tipuri de parghii
-exercitii
2.Scripetele                    6. Combustibili
-definitie                        -definitie,
    proprietati
                             4.Motorul
-tipuri de scripeti si formule -exercitii
-exercitiiinclinat           revolutionar care
3.Planul                     mareste
                             randamentul
-definitie si proprietati
                             dubland numarul de
4. Motorul termic            cilindri
   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.PARGHIA
Definitie
Pargia este un mecanism
 simplu util pentru
amplificarea fortei.

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

Legea parghilor :Fa*ba=Fr*br                        ordinul 2
Raportul de amplificare care
ne arata cat amplifica
 Fr     ba
 Fa     br
ANIMATIE CREATA CU PROGRAMUL PAINT
SHOP PRO
PENTRU A ILUSTRA LEGEA PÂRGHIILOR
 Exercitii
1.Câte tipuri de pârghii exista?

       una                   doua             trei
     gresit                 gresit            corect

                  patru              cinci
                 gresit              gresit
2.Pârghia de genul 1 e caracterizata de:
a)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt
capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente
                          GRESIT


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

                           CORECT


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


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


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

                             CORECT
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
                             CORECT

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


c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt
capat se afla punctul de aplicatie al fortei active
                           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          Fa = Fr
  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
Animatie originala facuta cu
  Scripetele mobil                    programul Paint Shop Pro ilustrând
                                      scripetele compus




Scripetele compus este
 format din 2 sau mai muti scripeti
 fixi sau mobili.
Ce fel de
                                scripeti sunt
                                cei din
                                imagine?


    Primul            Primul
                                   Primul scripete
scripete fix, al     scripete
                                    fix, al doilea
    doilea           mobil, al
                                        mobil
   compus          doilea simplu

 GRESIT              GRESIT
                                     CORECT
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
    menționat, că lucrul
    mecanic efectuat
    rămâne neschimbat –
    dar ramâne avantajul
    ridicarii cu o forta mai
    mica .
MOTOARE TERMICE
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.




                   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 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 ars
BIELA-
MANIVELA
ANIMATIE
ORIGINALA
CREATA CU
PROGRAMUL
PAINT SHOP PRO

Animatia ilustreaza
functionarea motorului
Otto cu 4 timpi
Randamentul e subunitar (η<1; η mai mic decât 100%) findcã
forţele de frecare micşoreazã eficienţa mecanismelor.          0 <η <1
Pentru mãrirea randamentului mecanic se folosesc lubrifianţi(ungerea pieselor
mobile cu ulei, vaselinã) sau rulmenţi ce micşoreazã forţele de frecare.

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
   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.
COMBUSTIBIL
    Combustibili sunt substante care prin ardere cedeaza caldura
    Reactii chimice:
    C+O2 Ardere CO2 ( Reactia de ardere a carbonului)

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

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

 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
EXERCITII
1.Ce combustibil este folosit la motorul Otto?
                                                 motorin
      apa            petrol        benzina
                                                    a
   2.Ce avantaje are combustibilul hidrogen?
                                             UTIL PENTRU
                       Eficient si             ZBORUL
                       nereciclabil         ZEPELINULUI SI
                                            SIGUR PENTRU
 Reciclabil, si                               PASAGERII
   nepolant                gresit

                                                 gresit
      corect


                                            Usor de produs
                                               din apa
  Ieftin si
                                              Emitator de
Producator
                                              dioxid de
de monoxid
                                               carbon
 de carbon
                                                    gresit
 gresit
EXERCITI
 1.  Unitatea de mãsurã a randamentului
  este: B)
   A)
                                         D)
milimetru   randametru   c) nu existã;   DECAMETRU
    ;       ;
GRESIT        GRESIT      CORECT         GRESIT
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 si
  mai lat pentru a compresa mai
  repede combustibilul, iar al doilea
  este mai lung si mai subtire
  pentru a avea o cursa mai lunga a
  pistonului si de a invarti biela-
  manivela mai eficient.
MAI ÎNVAŢĂ, AI
RĂSPUNS GREŞIT !
FELICITĂRI, AI RĂSPUNS
CORECT !

Mecanisme si motoare termice

  • 1.
    CONCURSUL STEFAN PROCOPIU,SECTIUNEA FIZICA PE CALCULATOR De la mecanismele simple, la motorul termic 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 Proiect realizat de elevii: Ionescu Ana-Mari Hagi Ionut Constantin Alexandra Argint Andrei Profesor indrumator Laurentziu Roşu
  • 2.
    CUPRINS 1.Parghie 5. Randamentul -definitie si legea parghilor -tipuri de parghii -exercitii 2.Scripetele 6. Combustibili -definitie -definitie, proprietati 4.Motorul -tipuri de scripeti si formule -exercitii -exercitiiinclinat revolutionar care 3.Planul mareste randamentul -definitie si proprietati dubland numarul de 4. Motorul termic cilindri
  • 3.
    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
  • 4.
    1.PARGHIA Definitie Pargia este unmecanism simplu util pentru amplificarea fortei. Parghile pot fi: ordinul 1(ex:trambulina, macara) ordinul 2(ex:roaba) ordinul 3(ex:penseta) Legea parghilor :Fa*ba=Fr*br ordinul 2 Raportul de amplificare care ne arata cat amplifica Fr ba Fa br
  • 5.
    ANIMATIE CREATA CUPROGRAMUL PAINT SHOP PRO PENTRU A ILUSTRA LEGEA PÂRGHIILOR
  • 6.
     Exercitii 1.Câte tipuride pârghii exista? una doua trei gresit gresit corect patru cinci gresit gresit
  • 7.
    2.Pârghia de genul1 e caracterizata de: a)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente GRESIT b)Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor. CORECT c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active GRESIT
  • 8.
    3. La pârghiade genul 2 : a)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente GRESIT b)Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor. GRESIT c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active CORECT
  • 9.
    4. In cazulpârghiei de genul 3 : a) Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei rezistente CORECT b) Punctul de sprijin se afla intre punctele de aplicatie ale fortelor. GRESIT c)Punctul de sprijin se afla la un capat, iar la celalalt capat se afla punctul de aplicatie al fortei active GRESIT
  • 10.
    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
  • 11.
    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 Fa = Fr 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
  • 12.
    Animatie originala facutacu Scripetele mobil programul Paint Shop Pro ilustrând scripetele compus Scripetele compus este format din 2 sau mai muti scripeti fixi sau mobili.
  • 13.
    Ce fel de scripeti sunt cei din imagine? Primul Primul Primul scripete scripete fix, al scripete fix, al doilea doilea mobil, al mobil compus doilea simplu GRESIT GRESIT CORECT
  • 14.
    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 menționat, că lucrul mecanic efectuat rămâne neschimbat – dar ramâne avantajul ridicarii cu o forta mai mica .
  • 15.
    MOTOARE TERMICE Motorul termice un sistem fizic care efectuaza lucru mecanic(adicã acţioneaza cu forţe asupra altor corpuri deplasându-le) dacã primeşte cãldurã obtinuta prin arderea unui combustibil.  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
  • 16.
     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 ars BIELA- MANIVELA
  • 17.
    ANIMATIE ORIGINALA CREATA CU PROGRAMUL PAINT SHOPPRO Animatia ilustreaza functionarea motorului Otto cu 4 timpi
  • 18.
    Randamentul e subunitar(η<1; η mai mic decât 100%) findcã forţele de frecare micşoreazã eficienţa mecanismelor. 0 <η <1 Pentru mãrirea randamentului mecanic se folosesc lubrifianţi(ungerea pieselor mobile cu ulei, vaselinã) sau rulmenţi ce micşoreazã forţele de frecare. Pentru mãrirea randamentului motorului termic ar trebui reduse pierderile de caldura
  • 19.
    MOTORUL TERMIC ŞIRANDAMENTUL  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
  • 20.
    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.
  • 21.
    COMBUSTIBIL Combustibili sunt substante care prin ardere cedeaza caldura Reactii chimice: C+O2 Ardere CO2 ( Reactia de ardere a carbonului) 2H2O Ardere 2H2+O2 ( Reactia de obtinerea hidrogenului) Descompunerea Electrolitica 2H2+O2 2H2O (Apa) - Reactia de ardere a hidrogenului)  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
  • 22.
    EXERCITII 1.Ce combustibil estefolosit la motorul Otto? motorin apa petrol benzina a
  • 23.
    2.Ce avantaje are combustibilul hidrogen? UTIL PENTRU Eficient si ZBORUL nereciclabil ZEPELINULUI SI SIGUR PENTRU Reciclabil, si PASAGERII nepolant gresit gresit corect Usor de produs din apa Ieftin si Emitator de Producator dioxid de de monoxid carbon de carbon gresit gresit
  • 24.
    EXERCITI  1. Unitatea de mãsurã a randamentului este: B) A) D) milimetru randametru c) nu existã; DECAMETRU ; ; GRESIT GRESIT CORECT GRESIT
  • 25.
    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.
  • 26.
    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.
  • 27.
     Mărirea randamentuluicu 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 si mai lat pentru a compresa mai repede combustibilul, iar al doilea este mai lung si mai subtire pentru a avea o cursa mai lunga a pistonului si de a invarti biela- manivela mai eficient.
  • 28.
  • 29.