手工DIY 打造一台阿基米德螺旋泵 探寻其背后原理和现实应用

2200多年前,古希腊数学家、物理学家阿基米德在埃及河边散步时,看到工人们在用水桶把船舱里的积水舀出来,这个办法又费时又费力,他就想到能不能发明一个机械装置来解决这个问题。他根据自己观察海螺时发现的螺线(阿基米德螺线),打造了一台螺旋泵,这是人类历史上最早使用的水泵之一,并且一直沿用至今。

古老的阿基米德螺旋泵

大型阿基米德提水器螺旋核心

我们用一些日常生活中容易得到的材料来制作一台造型最简单的阿基米德螺旋泵,通过实际操作观察它的工作原理。

所需材料:

· 1根2米长直径1厘米的透明软管;

· 1根直径10厘米左右的纸筒;

· 1卷胶带;

· 1个水盆;

· 1管颜料;

· 1个纸杯。

制作阿基米德螺旋泵步骤如下:

· 把透明软管按螺旋状缠绕在纸筒上面用胶带固定好;

· 把颜料稀释在水里;

· 开始旋转,注意观察透明软管里水的流向;

· 用水杯接住上端流出的水。

请观看视频操作

我们观察到泵体每旋转一圈,都会流出一些水来,持续不断的旋转这个装置就可以达到泵水的目的了。

在日常生活中泵水时只需要将我们这个装置放大即可

在一根PVC管外面缠绕好水管,用胶带或者胶枪固定好,再在出水口处安装一个摇臂来省力,碰到户外没有电力的情况下这个古老的水泵就有用武之地了。

阿基米德螺旋泵原理如下:

· 每一次旋转,水流在泵中向上递进一层,直至从高处流出;

· 把螺旋泵看成一个个独立的连续斜面,在旋转泵体时每个斜面上的水依靠重力从较高的入水口流向较低的出水口,当旋转持续进行时水就不断的向高处"流去";表面上看起来水流向高处,实际上并没有违背重力原理;

·当装置静止时,每个斜面上的水会处于水平面平行的位置,可见管内的空气压力和大气压一致,并没有提供动力。

那么阿基米德螺旋在日常生活中还有哪些地方可以用到呢?

1. 大型污水提水机,用于泵取含有杂质的污水;

半开放式提水机

2. 大型机械;

螺旋打桩机

沥青摊铺机

箭头所指处,通过改变螺旋的方向,实现了同时向左右两个方向输送物料

3. 其它物料运送。在食品加工企业上用于流质和粉质食材的运输,在煤炭等生产线上用于固体物料运输;

4. 机械传动。可以做成传动轴,齿轮啮合在上面实现运动,光驱里弹出收入就是通过丝杆螺旋传动实现的。

大家在日常生活中细心观察,看看哪里还可以用到这个神奇的阿基米德螺旋。