裴學(xué)存齊全

人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代，人們?cè)谏a(chǎn)、生活中使用的機(jī)器、器械的種類越來(lái)越多，構(gòu)造日趨復(fù)雜.在種類繁多的器械中，有一種結(jié)構(gòu)及原理都極其簡(jiǎn)單、應(yīng)用極為普遍的器械，它就是“聯(lián)通器”.本文對(duì)生產(chǎn)和生活中的連通器進(jìn)行簡(jiǎn)要分析.

連通器定義：上端開口底部相連通的容器.

聯(lián)通器性質(zhì)：聯(lián)通器里的水（密度均勻的液體）不流動(dòng)時(shí)，各個(gè)容器里的液面總保持相平.

證明如圖1所示，設(shè)想U(xiǎn)形管底部有一液片AB，截面為S，由于液片靜止，所以左右兩邊的壓力相等，F(xiàn)左=F右 ，由F=pS得p左=p右，即ρgH左=ρgH右，所以H左=H右 ，即液面相平.

聯(lián)通器最著名的應(yīng)用是船閘，它解決了由于水庫(kù)大壩阻斷航運(yùn)的問題，如圖2是我國(guó)長(zhǎng)江三峽的船閘，它是世界上最大的船閘，雙線五級(jí)，全長(zhǎng)6.4 km，落差達(dá)113 m.

事實(shí)上，連通器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛.如圖3所示，茶壺、茶爐的“水位計(jì)”、自來(lái)水系統(tǒng)、涵洞都是聯(lián)通器.不過需要特殊說明的是：很多教輔用書中關(guān)于茶壺的壺口、壺嘴高低的討論，犯了同一錯(cuò)誤：“因?yàn)槁?lián)通器里的水不流動(dòng)時(shí)，各個(gè)容器里的液面總保持相平，所以壺口、壺嘴一樣高”；但是生活中所使用的茶壺、醬油壺、咖啡壺等壺具的壺嘴略低于壺口，這樣設(shè)計(jì)是合理的，如果壺嘴、壺口相平，由于壺嘴較細(xì)，流量小，向外倒水時(shí)，水易從壺口溢出；壺蓋上的小孔，其作用是：一旦壺蓋封閉的過嚴(yán)，小孔仍然與大氣相同，使茶壺仍然滿足“聯(lián)通器”條件，水容易倒出；關(guān)于茶爐水位計(jì)，要及時(shí)清理與爐體相連的管道，一旦被水垢堵塞，（已經(jīng)不是連通器）就不能正確指示水位了；自來(lái)水的水塔要高于它供水的所有樓層，偶爾遇到一、二樓有水，但是五、六樓沒水，就是水塔里的水面低于五六樓高度的緣故；涵洞解決了水道與道路交叉的問題.

另外實(shí)驗(yàn)室里，水槽下的U形管、地漏下的彎管等都是聯(lián)通器，有水流過U形管時(shí)，會(huì)在U形管里留下一段水柱，形成一個(gè)常閉的閥門，即阻止下水道的濁氣上升，又隨時(shí)允許水池、地面的廢水通過.充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師的聰明才智.其實(shí)座便器底部（如圖4）也是一個(gè)聯(lián)通器，其作用與U形管相同.

城市建設(shè)的排水系統(tǒng)也是一巨大的連通器，依據(jù)聯(lián)通器原理，最后一個(gè)排水口，要比馬路邊的所有的排水口都低，才能實(shí)現(xiàn)順利排水.

沼氣池的進(jìn)料口、出料口、發(fā)酵間構(gòu)成一個(gè)聯(lián)通器，沼液封住進(jìn)料管、出料管，使沼氣進(jìn)入儲(chǔ)氣間，同時(shí)不影響進(jìn)料、出料.

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，養(yǎng)牛業(yè)用的自動(dòng)喂水槽如圖5，就是依據(jù)聯(lián)通器原理設(shè)計(jì)的，當(dāng)喂水槽B水面下降時(shí)，控制槽A的水面同時(shí)下降，浮子下降，通過杠桿使進(jìn)水閥打開；當(dāng)水面上升時(shí)，浮子上升，到達(dá)設(shè)計(jì)高度時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉.

特殊的聯(lián)通器：虹吸（如圖6），黃河的河套地區(qū)，農(nóng)民澆地時(shí)，把一根長(zhǎng)長(zhǎng)水管灌滿水，一端放入黃河，另一端跨過河堤再放開出口，水就自動(dòng)流出，這是因?yàn)樽筮呉好娴匠鏊谒谄矫娴膲簭?qiáng)：p左=ρgH，右邊的液面到出水口所在平面的壓強(qiáng)為：p右=ρgh，因?yàn)镠>h，所以p左>p右，水從壓強(qiáng)大的一側(cè)沿著管道流向壓強(qiáng)小的一側(cè).

綜上所述，聯(lián)通器與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，了解聯(lián)通器原理，會(huì)給你的生產(chǎn)、生活帶來(lái)方便.例如，汽車司機(jī)經(jīng)常用“虹吸管”從汽油桶中抽取汽油；建筑工人常用長(zhǎng)長(zhǎng)的透明水管（實(shí)質(zhì)是聯(lián)通器），測(cè)量距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)是否在同一水平面或測(cè)出兩點(diǎn)高度差；如果遇到地漏“反味”，是地漏下面U形管里的水已干涸，往地漏內(nèi)倒一些清水，馬上就能消除“反味”現(xiàn)象.